JPS63155616A - 回路印刷用縮小対物レンズの一体的な測定装置 - Google Patents

回路印刷用縮小対物レンズの一体的な測定装置

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JPS63155616A
JPS63155616A JP62304389A JP30438987A JPS63155616A JP S63155616 A JPS63155616 A JP S63155616A JP 62304389 A JP62304389 A JP 62304389A JP 30438987 A JP30438987 A JP 30438987A JP S63155616 A JPS63155616 A JP S63155616A
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JP
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block
measuring device
lens
pair
microscope objective
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JP62304389A
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ジョン・エッチ・ブラニング
グラハム・ジェイ・シッダール
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GCA Corp
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GCA Corp
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
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    • G—PHYSICS
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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】 発明の背景 半導体ウェーハにＩＣ電子回路のパターンを縮小して形
成覆−るためにＩＣ回路印刷用の縮小対物レンズか用い
られている。印刷回路産業では回路を小さくし最終製品
の精度及び信頼性を維持するために結像及びレジス］〜
レージ］ンの精１宴をこれまで以上に正確にしようとし
ている。、それゆえ回路印刷用縮小対物レンズの精度が
実質的に増人力ることはこの技術において好ましいこと
である。
回路印刷用縮小対物レンズに閉覆る計測技術はレンズと
ウェーハとの間の所望の相ｑ関係がでさるだり正確に維
持されるＪ、うにするためにレンズに苅してつ■−ハを
位置決めりるｌこめに必要である。自由度６の相対的な
移動が可能であり、これはウェーへ面の平面内にｄ３Ｇ
プるＸ及びＹｙｊ向のレンズ１〜レージＥＪンと、レン
ズと［り■−ハとの／軸ツノ向の間隔と、レンズとつ１
−−ハとの間の先端角及び傾斜角と、レンズのＺ軸の回
りでのウェーハの回転角とを含む。関連する移動を制御
するためにコンピュータのプログラムが作成され、また
レンズに対するウェーハの位置に関する情報を収集する
ためのセンサーないし検出装置が計測用の装置部分とし
て備えられている。この検出装置は従来レンズ鏡筒を取
囲むフレームないしハウジングに’ＡＮされており、つ
■−八へ上の位置合せマークとのレジストレーションを
とるための顕微鏡対物レンズ、縞計数型の干渉計の光ビ
ームを反則させるための反射鏡、ウェー凸面とレンズと
のＺ軸方向の間隔を検出するための入射角干渉計等の素
子を含むものであった。
本発明者は計測用装置部分と回路印刷用縮小対物レンズ
とを結合する場合のより良好かつ正確なｈ法を見出だし
た。この計測装置は得られる安定性及び精度を改善する
ものであり、部分的には従来の鏡筒の回りの計測用フレ
ームないしハウジングによって生ずる不安定さをなくず
ようにｈ１測用装置部分と鏡筒とを結合することによっ
てこれを達成している。また本発明者はレンズと計測用
装置部分との間隔を最小にしてどの部分も精度を増すよ
うに動作するように鏡筒に結合すべき計測用装置部分を
選定し配置している。
発明の概略 本発明の回路印刷用縮小対物レンズの計測部分は鏡筒の
下側の領域に取付けられたブロックに組込まれている。
このブロックはレンズの最も下側の素子の回りの中心開
口を有し、ブロックの他の箇所が鏡筒に固着されてブロ
ックと最も下側のレンズ素子との正確な関係を与えるよ
うにしている。
ブロックに組込まれた計測部分は中心開口の回りに下方
に而するようにブロックに配置された距離測定器、中心
開口の外側でブロックに装着された１対の顕微鏡対物レ
ンズ、ブロックに装着された１対のＸ方向及びＹ方向の
反射鏡を含む。これらの部分は全てこれを基本にした測
定装置の精度を改善するようにブロックで安定化された
位置に最も下側のレンズ素子かられずかな距離だけ離れ
ている。
丈加贋り糧■［慣睨」 回路印刷用縮小対物レンズ１０は部分的に切取られ、可
能な最高の精度で概略円筒形の鏡筒１５として慎重に組
立てられた多くのレンズ素子の最も下側の素子以外を取
外して示しである。ある部分は単純化のために省略され
、レンズ１０が作用リ−る制御された状況も示されてい
ない。
つ■−ハ１３とレンズ１０との位置関係を制御するため
に用いられる計測部分はレンズ素子１１の最も下側の而
１２に近接して取付けられたときにより精度がよくなる
ことがわかった。
これを実施するために本発明では計測部分を収容及び装
着し鏡筒１５の下側領域に直接確実に取付ける測定ブロ
ック２０を用いている。好ましい測定ブロックは１対の
顕微鏡対物レンズ３０及び３１とＸ方向及びＹ方向に基
準反射鏡４０及び４１との４つの素子２８を有する容量
型距離検出器２５を含むものである。この計測部分は全
て以下により詳細に説明するように測定ブロック２０に
直接装着されてその全部が鏡筒１５の外径の内側にあり
ここで最も下側の素子の面１２に近接して正確に取付け
られるようにするのが好ましい。測定ブロック２０には
容量型距離検出器２５が好ましいが、Ｚ軸方向の測定の
ために空気ゲージまたは光変換装置のような他の距離検
出器を用いることもできよう。またブロック２０の計測
部分は鏡筒１５の外径の内側に装着されるのが望ましい
が、必ずしも必要ではない。
鏡筒１５の下側領域に取付けられた概略円形のリング２
１とリング２１に取付けられた環状のセンサー・プレー
ト２２とを含む２つの主要部分でη１測部分２０を形成
するのが好ましい。３本のねじでリング２１か鏡筒１５
に取付けられ、リング２１はリング２１の平面を鏡筒に
対して正確に位置決めするためのねじ２３の各々を取囲
む小さい台部２４を４１している。同様にして３本のね
じ２６でセン１ナー・プレート２２がリング２１に取付
けられ、プレート２２の平面がリング２１に対して位置
決めされる。リング２１及びプレート２２はまた単一の
１−ニットとして加工できる。
測定ブロック２０はセラミックまたはニッケルと鉄との
アンバー合金のような寸法の変化の少ない材料で形成さ
れるのが好ましい。ブロック２０の材料は制御された状
況におけるある時間に２．５Ｃｍ（１インチ）の１００
万分の１以内で寸法が安定しているべきである。最も下
側のレンズ素子１１に対する計測部分の位置関係を維持
するための寸法の不変性はいかなる特定の形状及び寸法
より重要である。
プレート２２は最も下側の素子の而１２の回りの中心開
口２７を有し、容量型距離検出器２５はその素子２８と
ともに中心開口２７の回りでガードリンク１９の内側に
、プレー１〜２２の下方に向いた面上に配置されるのが
好ましい。これで距離検出器２５がウェーハ１３の上面
への距離を測定するために最も下側の素子の而１２にで
きるだけ近接した状態に配置される。空間があるので容
量型距離検出器２５の電子回路２９が図示のようにセン
サー・プレート２２に装着される。
顕微鏡対物レンズ３０及び３１はセンＩナー・プレート
２２の穴に設けられた装着部３２内に螺合している。各
装着部３２は対物レンズ３０及び３１と光束反射プリズ
ム３５が位置合せのためにプレートに対して回動可能と
なるようにカラー３３によってねじ３４に保持されてい
る。対物レンズ３０及び３１はまたシムまたはスペーサ
３８によってプレート２２に対して垂直方向に調整可能
となっている。リング２１を通る孔３６及び３７により
顕微鏡対物レンズからの光束が外方に透過するための通
路が与えられる。本発明ではこの光束を鏡筒１５の外側
の従来の光透過路を通じまたは光ファイバー・ケーブル
を介してビデオカメラに向けている。顕微鏡対物レンズ
３０及び３１は鏡筒１５の内径の内側で中心開口２７の
外側に設けられるのか好ましい。容量型距離検出器２５
の直径方向に反対側に間隔をおいた２つの顕微鏡対物レ
ンズを用いるのが好ましいが、顕微鏡対物レンズはまた
他の位置に配置することもできる。本発明の対物レンズ
３０及び３１の配置ではそれらはレンズの軸から３、ａ
、ｍ（１，５インチ）だけ離れており、間隔は７．６０
ｍ（３インチ）だけである。
これでレンズの軸からより離れた鏡筒１５の外側の位置
にある顕微鏡対物レンズで得られる安定性が改善される
。
相ｎに垂直なリング２１に形成されたそれぞれの平坦な
而４２及び４３にＸ方向及びＹ方向の反射鏡を装着する
のが好ましい。各反射鏡４０及び４１は三点支持スタン
ド４５に装着され、そのうちの二点はばね座金４７に取
囲まれリング２１内に螺合した調節ねじ４６である。各
スタンド４５の他の支持点はばねクリップ４９によりリ
ング２１とスタンド４５との間に保持されたボールベア
リング４８でおる。基準反射鏡４０及び４１はねじ４６
を調節することにより縞計数干渉計の光束に対して正確
に位置決めされる。
測定ブロック２０に配置された好ましい計測部分はレン
ズ１０とウェーハ１３との間の自由度６の相対的移動に
関する情報を与えるものである。
顕微鏡対物レンズ３０及び３１はウェーハ１３の上面に
形成された位置決めマークに位置合ぜされ、一方の顕微
鏡対物レンズをそれぞれの位置決めマークに位置合せし
それからウェーハをレンズに対し回動させて他方のマー
クを他方の顕微鏡対物しンズに位置合せするのが好まし
い。これてＸ方向及びＹ方向の基準か設定され、これは
また回転角庶に関しても正確である。顕微鏡対物レンズ
はこの（ｉ’ｘ置合せを容易にするため位置決めマーク
より大きい視野を有するのか好ましく、位置決めマーク
はビデオモニターで見られるようにするのが好ましい５
．基準位買からウェーハは基準反射鏡として反射鏡４０
及び４１を用い試験用反射鏡として【り■−ハ移動ステ
ージの同様な反！１−１鏡（図示せず）を用いる縞計数
干渉計に制御されてＸ方向及びＹ方向にレンズの下で移
動可能である。これによりレンズ１０に対するつ■−ハ
１３の各移動段階がＸ方向及びＹ方向に測定される。
容量型距離検出器２５はウェーハ１３の上面まＣ゛の距
離を測定づ−る際に非常に精度が高い。距離測定器２５
は少なくとも３つ、好ましくは４つの素ｆ２８を有する
ので、これでレンズ１０とつ工−ハ１３の上面との間の
先端及び傾斜の角度を検出することかできる。本発明の
計測手法では作画工程の際に図形学の知識に基づいて調
整を行うＪ、うにつ■−ハの作画の萌につ■−ハ１３の
上向の図形を走査し描くこともできる。距離検出器２５
は容量型距離検出器か非常に正確な動作範囲に関してウ
ェーハ１３から約０．５ｍｍ以内にあるのが好ましい。
空気作動型または光学的変換器を有する距離検出器につ
いでは他の距離とすることかできよう。
最も下側の素子の面１２に距離検出器２５か近接して取
イ旧ノられていることにより距離と先端及び傾斜の角度
との測定が従来の方法よりも正確になされる。顕微鏡対
物レンズ３０及び３１を索子１１に近接して、好ましく
は鏡筒１５の内径以内に配置することで鏡筒１５の外側
に間隔をａ３いた従来の配置に対してその安定性及び長
期にわたる精度が改善される。基準反射鏡４０及び４１
を直接訓測ブロック２０の加Ｙされたリムに、好ましく
は鏡筒１５の外径以内に配置することによりこれらの反
射鏡とレンズ素子１１との間の簡単で、直接的な、非常
に精度の高い関係が得られる。計測ゾ］二１ツク２０か
これらの全ての部分に与える寸法の安定した受持部はそ
れらの達し得る精度を維持覆るのに奇！Ｖする１゜ これらの手Ｖ、により本発明の計測装置は従来得られて
いる精度に比較してウェーハに対する回路印刷用縮小対
物レンズのイ）シ置決めの精度を実質的に改ｉ６Ｊるら
のである。この精度の改善は格段の稈庭（こなされ、ま
た同時に本発明のη１測装置は鏡筒１５の外側に配置さ
れた従来の計測装置より１１１純て安価なものとなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による、訓測部分が鏡筒に一体的に取（
＝ｔ　Ｇ〕られた回路印刷用縮小対物レンズの下側領域
の部分的に断面とした、部分的に概略化しに〜′ｌ而図
面ある３、 第２図は第１図のレンズのト端にａ３　Ｃｊる計測ゾ目
ツク分の部分的に断面とした拡大側面図である。１第３
図は第２図の訓測ブ［］ツクの底面図ｃ′ある１、第４
図は鏡筒の下側領域から離した第２図の訓測ブ［］ツク
の平面図で゛ある。 １０・・・縮小対物レンズ、　１１・・・レンズ素子、
１５・・・レンズ鏡筒、　　　２０・・・１ｌ−１測ブ
［−１ツタ、２５・・・距離検出器、　　　２７・・・
中心間１］、３０．３１・・・顕微鏡対物レンズ、 ４０、／＋１・・・基憚反Ｑ−Ｊ鏡、　４５・・・スタ
ンド、。 （外４名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ａ、回路印刷用縮小対物レンズの鏡筒の下側領域に
    取付けられ上記レンズの最も下側の素子の回りの中心開
    口を有するブロックと、 ｂ、上記中心開口の回りに下方に向くように上記ブロッ
    クに配置された距離検出器と、 ｃ、上記ブロックに装着された顕微鏡対物レンズと、 ｄ、干渉計の光束を反射させるための上記ブロックに装
    着された１対のＸ方向及びＹ方向の反射鏡と、 からなることを特徴とする回路印刷用縮小対物レンズの
    一体的な測定装置。 ２、上記ブロックに装着された１対の顕微鏡対物レンズ
    を含む特許請求の範囲第１項に記載の一体的な測定装置
    。 ３、上記ブロックが上記顕微鏡対物レンズからの光束を
    透過させるための通路を有するようにした特許請求の範
    囲第２項に記載の一体的な測定装置。 ４、上記距離検出器が少なくとも３つの容量型距離検出
    器を含むようにした特許請求の範囲第１項に記載の一体
    的な測定装置。 ５、上記ブロックに装着された１対の顕微鏡対物レンズ
    を含むようにした特許請求の範囲第４項に記載の一体的
    な測定装置。 ６、上記ブロックのそれぞれの平坦な面に上記反射鏡の
    各々を装着するための３点支持スタンドを含み、該スタ
    ンドの２点が調節可能であるようにした特許請求の範囲
    第１項に記載の一体的な測定装置。 ７、ａ、寸法の変化の少ない材料で形成され回路印刷用
    縮小対物レンズの鏡筒の下側の領域に結合し、上記レン
    ズの最も下側の素子の回りの中心開口を有するブロック
    と、 ｂ、該ブロックに装着され、光束を縞計数干渉計に向け
    て反射させるように配置された１対のＸ方向及びＹ方向
    の反射鏡を含む上記レンズの計測部分と、 からなることを特徴とする回路印刷用縮小対物レンズの
    計測ブロック。 ８、上記ブロックが上記Ｘ方向及びＹ方向の反射鏡を装
    着するための相互に垂直な１対の平坦な面を有し、１対
    の３点支持スタンドで上記反射鏡がそれぞれ上記平坦な
    面に装着され、上記スタンドの各々の２点が調節可能で
    あるようにした特許請求の範囲第７項に記載の計測ブロ
    ック。 ９、上記計測部分が顕微鏡対物レンズを含むようにした
    特許請求の範囲第７項に記載の計測ブロック。 １０、上記顕微鏡対物レンズを上記ブロックに対して回
    転方向及び垂直方向に調節するための手段を含むように
    した特許請求の範囲第９項に記載の計測ブロック。 １１、上記計測部分が１対の顕微鏡対物レンズを含み、
    該顕微鏡対物レンズからの光束を透過させるための上記
    ブロックにおける通路を含むようにした特許請求の範囲
    第７項に記載の計測ブロック。 １２、上記計測部分が上記中心開口の回りに下方に向く
    ように上記ブロックに配置された少なくとも３つの距離
    検出器を含むようにした特許請求の範囲第７項に記載の
    計測ブロック。 １３、上記計測部分が１対の顕微鏡対物レンズを含むよ
    うにした特許請求の範囲第１２項に記載の計測ブロック
    。 １４、上記距離検出器が容量型であるようにした特許請
    求の範囲第１３項に記載の計測ブロック。 １５、上記顕微鏡対物レンズからの光束を透過させるた
    めの上記ブロックにおける通路を含むようにした特許請
    求の範囲第１４項に記載の計測ブロック。 １６、ａ、回路印刷用縮小対物レンズの最も下側の素子
    の回りに下方に向くように環状の面に装着された少なく
    とも３つの距離検出器と、 ｂ、上記レンズの鏡筒の内径以内に配置された１対の顕
    微鏡対物レンズと、 ｃ、縞係数干渉計の光束を反射させるための上記鏡筒の
    外径以内に配置された１対のＸ方向及びＹ方向の反射鏡
    と、 からなることを特徴とする顕微鏡縮小対物レンズに結合
    した測定装置。 １７、上記距離検出か容量型であるようにした特許請求
    の範囲第１６項に記載の測定装置。 １８、上記顕微鏡対物レンズ及び上記反射鏡が上記鏡筒
    に結合した共通の支持体に装着されている特許請求の範
    囲第１６項に記載の測定装置。 １９、上記共通の支持体が寸法の変化の少ないブロック
    であるようにした特許請求の範囲第１８項に記載の測定
    装置。 ２０、上記顕微鏡対物レンズを上記共通の支持体に対し
    て回転方向及び垂直方向に調節するための手段を含む特
    許請求の範囲第１８項に記載の測定装置。 ２１、上記反射鏡の各々を上記共通の支持体に対して調
    節するための３点支持スタンドを含む特許請求の範囲第
    １８項に記載の測定装置。 ２２、上記距離検出器が容量型で上記レンズを取囲む中
    心開口の回りの上記共通の支持体に装着されている特許
    請求の範囲第１８項に記載の測定装置。 ２３、上記共通の支持体か寸法の変化の少ないブロック
    であるようにした特許請求の範囲第２２項に記載の測定
    装置。 ２４、上記顕微鏡対物レンズからの光束を透過させるた
    めの上記ブロックにおける通路を含む特許請求の範囲第
    ２３項に記載の測定装置。 ２５、ａ、回路印刷用縮小対物レンズの鏡筒の下側領域
    に結合し上記レンズの最も下側の素子の回りの中心開口
    を有する寸法の変化の少ない材料のブロックと、 ｂ、該ブロックに装着され上記中心開口の外側に配置さ
    れた顕微鏡対物レンズを含む計測部分と、 からなることを特徴とする回路印刷用縮小対物レンズの
    一体的な測定装置。 ２６、上記計測部分が上記中心開口の外側に配置された
    １対の顕微鏡対物レンズを含み、上記ブロックが上記顕
    微鏡対物レンズからの光束を透過させるための通路を有
    するよあにした特許請求の範囲第２５項に記載の一体的
    な測定装置。 ２７、上記顕微鏡対物レンズが上記ブロックに対して垂
    直方向に調節可能でありまた回転可能であるようにした
    特許請求の範囲第２６項に記載の一体的な測定装置。 ２８、上記計測部分が干渉計の光束を反射させるための
    上記ブロックに装着された１対のＸ方向及びＹ方向の反
    射鏡を有するようにした特許請求の範囲第２５項に記載
    の一体的な測定装置。 ２９、上記反射鏡を上記ブロックに装着するための１対
    の３点支持スタンドを含む特許請求の範囲第２８項に記
    載の一体的な測定装置。 ３０、上記計測部分が上記中心開口の回りの上記ブロッ
    クの下方に向いた面に配置された少なくとも３つの距離
    検出器を含む特許請求の範囲第２５項に記載の一体的な
    測定装置。 ３１、上記距離検出器が容量型であるようにした特許請
    求の範囲第３０項に記載の一体的な測定装置。 ３２、上記計測部分が干渉計の光束を反射させるための
    上記ブロックに装着された１対のＸ方向及びＹ方向の反
    射鏡を含むようにした特許請求の範囲第３０項に記載の
    一体的な測定装置。 ３３、上記反射鏡を上記ブロックに装着するための１対
    の３点支持スタンドを含み、上記顕微鏡対物レンズが上
    記ブロックに対して垂直方向に調節可能でありまた回転
    可能であるようにした特許請求の範囲第３２項に記載の
    一体的な測定装置。 ３４、上記計測部分が上記中心開口の外側に配置された
    １対の顕微鏡対物レンズを含み、上記ブロックが上記顕
    微鏡対物レンズからの光束を反射させるための通路を有
    するようにした特許請求の範囲第３２項に記載の一体的
    な測定装置。 ３５、上記距離検出器が容量型であるようにした特許請
    求の範囲第３４項に記載の一体的な測定装置。 ３６、上記反射鏡を上記ブロックに装着するための１対
    の３点支持スタンドを含み、上記顕微鏡対物レンズが上
    記ブロックに対して垂直方向に調節可能でありまた回転
    可能であるようにした特許請求の範囲第３５項に記載の
    一体的な測定装置。
JP62304389A 1986-12-01 1987-12-01 回路印刷用縮小対物レンズの一体的な測定装置 Pending JPS63155616A (ja)

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US936245 1986-12-01
US06/936,245 US4790642A (en) 1986-12-01 1986-12-01 Integrated metrology for microlithographic objective reducing lens

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