JPS6235619A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPS6235619A
JPS6235619A JP60174208A JP17420885A JPS6235619A JP S6235619 A JPS6235619 A JP S6235619A JP 60174208 A JP60174208 A JP 60174208A JP 17420885 A JP17420885 A JP 17420885A JP S6235619 A JPS6235619 A JP S6235619A
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JP
Japan
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optical
projection
mask
distortion
optical system
Prior art date
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Pending
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JP60174208A
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English (en)
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Makoto Torigoe
真 鳥越
Ichiro Kano
一郎 加納
Mamoru Iijima
飯島 守
Taro Omori
大森 太郎
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPS6235619A publication Critical patent/JPS6235619A/ja
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
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • 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
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は投影露光装置に関し、更に詳しくは半導体製造
装置の焼付工程においてマスクのパターンをウェハ上に
投影光学系を介して結像させることにより露光を行なう
投影露光装置に関する。
LSI等の半導体は、その製造工程においてシリコンの
ウェハ上に何度もパターンの焼付けを行なってIl造さ
れている。この場合、焼付工程でいかに微細なパターン
を焼付けることができるかによって、或いはまた重ね焼
付は時に前工程での焼付位置に対していかに正確に位置
を合わせて焼付けることができるかによって、半導体の
集積度の限界がほぼ決定される。換言すれば、集積度を
高くするためには焼付は時のこれらの精度を上げる必要
があり、特に後者の重ね合せの精度の向上には重ね合わ
せ誤差の低減が不可欠である。
重ね合わせ誤差は大別してアライメント誤差とディスト
ーション誤差に分けることができ、アライメント誤差は
ウェハアライメントの調整で平行移動或いは回転運動さ
せることにより解決できるが、後者のディストーション
誤差はウェハとマスクとの相対移動では解消できない。
ディストーション誤差の発生原因としては、投影光学系
のレンズのディストーション、ウェハやマスクの曲り、
焼付工程の間に行なわれる他のプロセスによるウェハの
変形(熱による伸縮等)が考えられ、従来よりいくつか
の補正法が考えられている。
例えば投影光学系の結像用レンズ群のうち、ディストー
ションに効果のある一部のレンズを移動させる方法があ
るが、この方法では結像用レンズを移動さるので、かえ
って別の誤差を生じさせる危険がある。
また、ウェハを温度調節して伸縮させる方法もあるが、
ウェハがその中心に対して放射状に伸縮するため、点対
称の変形パターンにしか補正ができず、しかも熱による
伸縮であるので応答速度が遅いという欠点がある。
[発明が解決しようとする問題点] 従って本発明の課題は、投影光学系の結像光学要素に手
を加えずとも、結像によって生じたディストーション誤
差を一方向のみならず複数方向について、しかもその誤
差量が方向によって異っていても補正することのできる
光学補正要素を備えた投影露光装置を提供することであ
り、結像光学系の°結像倍率誤差に全体的或いは部分的
に、さらには各部分別に、毎回の露光の都度も補正でき
るようにすることである。
[問題点の解決手段] 本発明によれば、前述の課題を達成するために、第1の
物体のパターンを投影光学系を介して第2の物体上に投
影露光する投影露光装置において、露光光に対して透過
性で光軸に直交する平面から歪曲変形することにより投
影光学系のディストーションを変化させる光学補正手段
が投影光学系の光路中に配置され、この光学補正手段に
よってディストーション誤差が相対的に打ち消されるよ
うになっている。
光学補正要素は、−例として可撓性の透明平行平板と、
この平行平板を投影光学系の光路内で光軸に直交する平
面から歪曲変形させる可調整手段とを含み、例えば露光
対象の第2の物体上に形成された複数のキーパターンの
位置情報を基準位置情報と比較して算出した補正量に従
って可調整手段を介して透明平行平板を歪曲変形させる
[作 用] 本発明においては、投影光学系の光路中に配置された光
学補正要素が光軸に直交する平面内にあって変形してい
ないときは投影光学系のディストーションはそのまま変
化していないが、光学補正要素が前記平面から歪曲変形
すると、その変形量に応じた量でディストーションが変
化し、変形の向きを選ぶことでディストーション変化の
方向も複数の方向にすることが可能である。
[実施例] 第1図に本発明の実施例に係る光路図を、第2図と第3
図に要部としての光学補正要素の縦断面図と部分斜視図
を示す、。
第1図において、反射ミラー8の前面に配置された光源
ランプ11からの露光光は、レンズ10を介してミラー
9からコンデンサレンズ12に入り、第1の物体として
のマスク13に照射される。マスク13を出た光はその
パターンを投影レンズ14によって第2の物体としての
ウェハ15上に結像し、ウェハ上のフォトレジストにマ
スクパターンを焼付ける。投影レンズ14とマスク15
との間の光路上に光学補正要素の主要部である平行平面
硝子1がその可動用クランプ3によって保持されて配置
されている。マスク13とコンデンサレンズ12との間
の光路中に挿入されているハーフミラ−16と対物レン
ズ17およびTVカメラ18は、後述のマスクとウェハ
上のキーパターンの位置関係を検出するためのものであ
る。
光学補正要素の具体例は第2図および第3図に示される
通りであり、これを二組用いて互いに直角な二方向(χ
y力方向の補正を独立的に行なうようにする。
第2図および第3図において、平行平面硝子1は対向二
辺の中央部分にて表裏から丸棒2によって挟持されてお
り、これら丸棒2は取付支持部材5に固定されている。
前記対向二辺と直角な別の対向二辺にて平行平面硝子1
は可動用クランプ3により保持されてa3す、可動用ク
ランプ3は硝子1の縁を保持したまま圧電アクチュエー
タ(ピエゾスタック)4により上下に変位して硝子1を
わん曲させることができるようになっている。この圧電
アクチュエータ4は外部からの印加電圧を制御すること
により微動送り可能なものであり、従って外部電圧の制
御で硝子1のわん商量を精密に制御可能である。これら
の部品はケーシング6に支持され、ケーシング6は固定
部7上に回転向きを調整可能に取付けられている。
第4A、4B、4C図に種々の重ね合わせ誤差の例を示
す。図においてに11〜に19はマスク上のパターンに
対応してウェハ上に形成されるべき基準のキーパターン
を示し、これらを結ぶ格子パターンは結像の理想位置、
すなわち絶対格子を示している。またに21〜に、29
は実際にウェハ上に結像したディストーション誤差を含
む像の対応するキーパターンであり、これを結ぶ破線の
像を実線に合致するように補正するのが光学補正要素の
機能である。
第5A〜5D図は光学補正要素によるディストーション
補正の原理を示している。
まず第5A図において、板厚tの平行平面硝子1が対向
二辺の縁部中央部分で上下から丸棒2により線接触状に
挟持されており、丸棒2は固定されている。この平行平
面硝子1に上方から垂直に入射した光aは、方向も位置
も変えずに入射光軸上を真直ぐ進んでそのまま硝子1の
下面へ出射して行く。
今、@5B図のように硝子1の左右両端に荷重PI 、
P2を加えると、硝子1は中央の丸棒2による保持部分
を中心にして両端が下方に向けてわん曲する。わん曲し
た部分に上方から入射する光す、、b2は、硝子面がわ
ん曲によって入射方向に対し傾斜しているため、硝子1
の下面側では、入射光に平行で且つ入射光の延長線上よ
りそれぞれ61.δ2だけ偏位した直線上に出射光す、
′。
b2′として出て行く。
このδ4.δ2の吊は、硝子1のわん曲の度合により変
化する。
また第5C図に示すように、加える荷重の方向を変える
ことによりδの変化の方向を変えることも可能であり、
さらに第5D図のように荷重点を増やすことによって硝
子1を特殊な曲げ形状にすることも可能である。
このような方式の平行平面硝子1を第1図に示すように
二組用い、χy直交座標系でそれぞれをXおにびY方向
用に用いて独立的に補正を行なわせることができる。ま
た第4A〜4C図に示したキーパターンの位置関係をT
Vカメラ18で検出し、その位置情報に基づいてディス
トーション補正の方向と大きさを求めて各組の硝子1を
わん曲させることにより、極めC正確な補正が可能とな
る。
ここで荷重によるわん曲で生じる光路のずれの大きさδ
について検討すると、第6A図に示す単純形状の硝子1
に図のような荷IPを加える場合、硝子1の全長を2A
とし、中央からχの距離の部分のたわみ量をyとすると
、 但しM(χ)は曲げモーメントであって、ヤング率E、
断面二次モーメント11荷重Pから、M(χ)−(△−
χ)P/2     (2)従って(1)式は、 積分すると、 さらに積分して、 χ=0のどきy=0であるから(5)式よりC2−0,
またχ−〇のときy′=0とするとC1−0となる。
従って(5)式は次の(6)式のように書き換えること
ができる。
と、 硝子1の厚みをt、屈折率をNとすると、0が微小のと
きはδ=tθ(1−1/N>となるから、δ−−K(χ
2−2Aχ) となり、光路のずれδはχの二次関数となる。これをグ
ラフにしたものが第6C図である。
前述の実施例の変形例として、圧電アクチュエータの代
りに流体圧アクチュエータや電磁アクチュエータを用い
てもよく、さらにはモータヤロータリーソレノイドなど
種々のアクチュエータを荷重付与手段として用いること
が可能である。
また前述の第6A図の説明においては荷重点を中央と両
端とに単純化したため第6C図の如き曲線となったが、
荷重点を変えたり増加したりすることによりかなり自由
な曲線を得ることもでき、勿論、丸棒2による支点を荷
重点にすることも可能である。
[発明の効果] 以上に述べた如く、本発明によれば、投影光学系の光路
中に別の光学補正部材を設けてディストーションを変化
させるようにしたので、半導体焼付装置でのレンズ製造
時の誤差を事前に打ち消すための補正や、ウェハやマス
クの曲がりやプロセスによるウェハの伸縮等による偶発
的な誤差をその都度検出して行なう補正にいずれにも適
用でき、投影光学系のレンズ系に手を触れることなく、
複数方向のディストーション誤差にも対処できるように
なり、しかも応答性の速い補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
、第1図は本発明の一実施例を示す光路図、第2図は要
部の縦断面図、第3図は同じく部分斜視図、第4A、4
8.4C図は重ね合わせ誤差の種々の例を示す説明図、
第5A、5B、5C,5C図は光学補正要素によるディ
ストーション補正の原理を示す概念図、第6A、6B図
は荷重による光路の変位量を示す概念図、第6C図は光
路変位量δと位置χの関係を示すグラフである。 1:平行平面硝子、2:丸棒、3:可動用クランプ、4
:圧電アクチュエータ、5:取付支持部材、6:ケーシ
ング、7:固定部材、8:反射ミラー、9:ミラー、1
0:レンズ、11:光源ランプ、12:コンデンサレン
ズ、13:マスク、14:投影レンズ、15:ウェハ、
16:ハーフミラ−,17:対物レンズ、18:TVカ
メラ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の物体のパターンを投影光学系を介して第2の
    物体上に投影露光する投影露光装置において、露光光に
    対して透過性で光軸に直交する平面から歪曲変形するこ
    とにより投影光学系のディストーシヨンを変化させる光
    学補正要素を前記投影光学系の光路中に配置したことを
    特徴とする投影露光装置。 2、光学補正要素が、可撓性の透明平行平板と、該平行
    板を投影光学系の光路内で光軸に直交する平面から歪曲
    変形させる可調整手段とを含む特許請求の範囲第1項に
    記載の投影露光装置。 3、光学補正要素が、露光対象の第2の物体上に形成さ
    れた複数のキーパターンの位置情報に基づいて算出され
    た補正量に従って歪曲変形されるようになされた特許請
    求の範囲第1項に記載の投影露光装置。
JP60174208A 1985-08-09 1985-08-09 投影露光装置 Pending JPS6235619A (ja)

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