JPH03220407A - Ｓｏｒ露光装置用傾き検出装置 - 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】 二産業上の利用分野］ 本発明は傾き検出装！に関し、特にＳＯＲ露光装置にお
けるマスクやウェーハ等の被測定体の面の法線かＳＯＲ
光軸等の基準軸に対してなす傾きを検出するための傾き
検出装置に関する。

次世代超ＬＳＩの露光装置用精密ステージの位置決め精
度は、現在の０．１μｍオーダがら約１桁以上向上させ
て０．０１μｍ以下の領域に入れることが必要であると
考えられる。たとえば次世代超ＬＳＩ露光装置の１つと
してＳＯＲ光を利用したＸ線露光装置が開発されている
が、同露光装置においてはサブミクロンのオーダでのマ
スクおよびウェハの位置決めか要求されている。これら
を裁置するステージの位置決め精度は、さらに１桁上の
ｏ、ｏｉμｍの精度が望まれている。

［従来の技術〕 従来の光ステッパ等の光露光装置では光源とマスクステ
ージ、露光ステージは同一の横遺体内に形成されていた
ので、光軸に対するステージの面の傾きは組立時、調整
時に行えば十分である。

しかし、ＳＯＲ光利用の露光装置においては、光源とス
テージとは少なくとも数ｍ、多くは１０ｍ程度は離れて
配置される４そのため十分な剛性を有する共通ベース体
上に光源と・ステージとを載せることは誰しく、露光装
置に対してＳＯＲ光軸か一定せず、変化することになる
。従って、ｓ。

Ｒ光軸等の基準軸を常に計測する必要が生じる。

また、ＳＯＲ，ｉ光用マスクは通常、第２図（Ａ）に示
すような補遺を有している。すなわちマスク２０は、中
央部をくり抜いたたとえば厚さ２ｎ１程度の８１ウエー
ハ２１と、その上に形成した厚さ数μｍ程度のＳｉＮ膜
等のＳＯＲ光に対して透過率の高いメンブレン２２と、
その上に形成した＾ＵやＴａ等ＳＯＲ光に対して高い吸
収係数を持つ吸収材で形成したＳＯＲ光吸収パターン２
３を有している。

ところが、Ｓｉウェーハ２１と、ＳＯＲ光透過メンブレ
ン２２とを合わせた厚さをマスク全面で高精度に均一に
作成することは極めて難しい、加工上数μｍ程度のバラ
ツキが生じることは防ぎにくい。

たとえば、第２図（Ｂ）に示すように厚さがマスク２０
の一方の端から他方の端に向がって徐マに減少したり、
第２図（Ｃ）に示すように厚さが一旦増加し、再び減少
するような厚さ分布か生じる。

このような厚さ分布はマスク毎に変化する。

半導体装置の露光工程においては、所望の露光パターン
に応じてマスクを交換する。すると、マスク毎に厚さ分
布か変化する。このマスク毎の形状変化に応じて、マス
ク面を光軸に合わせることか要求される。そのためには
、マスク毎にマスク面を計測し、その計測結果に従って
マスク面を調整する必要がある。

このような、変動し得る基準軸に対する面の傾きを検出
する方法しては、エアマイクロ、静電容量センサ等があ
るが、それぞれ取り付はスペースを要し、応答速度にも
問題があった。

［発明か解決しようとする課Ｕ］ 以上説明したように、相対的に位置を変動し得る基準軸
と被測定物の面とのなす角を取り付はスペースをほとん
ど必要とせずに測定しようとすると、従来の技術で適応
できるものはなかった。

本発明の目的は、基準軸に対する被測定物の面の傾きを
、被測定物側では特別のスペースをほとんど要すること
なく測定することのできる傾き測定装置を提供すること
である。

′Ｌ課題を解決するための手段コ 対象とする被測定物の面に、反射面を形成する。

基準軸にそって遠方からレーザ光を反射面に照射し、反
射光を被測定物から離れた位置で測定する。

；作用〕 反射光を離れた位置で測定すると、面が傾くと、反射光
は光梃の原理によって大きく移動する。したがって、微
少な面の傾きを高精度で検出することかできる。

３実施例コ 第１図は本発明の実施例による傾き検出装置の構成を示
す概略図である。ＳＯＲリング１は、はぼ光速に加速さ
れた電子の軌道を含み、軌道放射光を水平方向にＳＯＲ
光軸２に冶って発射する。

ＳＯＲリングｌから発射されたＳＯＲ光は、ＳＯＲ光軸
２にそって直進する。ＳＯＲ光軸２上に露光装置３が配
置される。露光装置３はステージ４ヲ有し、その上にマ
スクやウェハ等の被測定′＃Ｒ５を載置している。

露光装置においては、対象物であるウェハやマスクの面
は入射光に対して垂直に配！するのか好ましい、第１図
に示した系の場合は、ＳＯＲ光軸２が被測定物５の面に
垂直になることが好ましい。

この被測定物であるマスクやウェハの測定面上にアルミ
ニウム層等の反射面７か形成されている。

ＳＯＲ光の進む方向をＸ方向とし、図中上方に向かう方
向をＹ方向としたとき、反射面７の法線のＸ軸方向から
の傾きを測定し、調整する。ステージ４には、Ｘ方向の
高さを調整するためのレベルアクチュエータ８が少なく
とも３つ設けられており、ステージの面法線をｉｌｌす
ることができるようにされている。尚、ステージ４には
他の自由度についても調整装置が設けられているが、説
明および図示を省略する。

ＳＯＲリング１のＳＯＲ光引き出し口近くにレーザーヘ
ッド１１か固定されている。また、このし−ザヘ／ド１
１から発するレーザー光の光軸上にビームベンダ−１２
およびビームベンダ−１２で折り曲けられた反射光を検
出するための位置敏感型検出器１４かＳＯＲリング１と
同一の構造物上に配置される。レーザヘッド１１はＳＯ
Ｒ光軸２に対して所定の位置関係で配置され、ＳＯＲ光
軸と平行にレーザー光を発するように初期調整される。

露光工程に先立って、シーブヘッド１１からレーサー光
を発し、被測定物５上の反射面７にレーザ光スポットを
形成し、反射して同一光軸上を掃ってくる反射光をビー
ムベンダー１２によって図中下方に折り曲げ、位置敏感
型検出素子１４で検出する６位置敏感型検出素子１４は
、たとえばＰＳＤ　（ｐｏｓｉｔｉｏｎ　　５ｅｎｓｉ
ｔｉｖｅ　ｄｅｖｉｃｅ）　−ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　
ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ　）　＋ホトタイオード
アレーなとて・構成し、面内の光照射位置検出に関して
十分な分解能を有する１反射面７がレーザ光に対して垂
直に配置されているとき位置敏感型検出素子１４で検出
するレーザ光位置を基準位置とし、反射面７か傾いた時
、位置敏感型検出素子１４上で検出位置かどれたけ移動
するかを検出する６反射面７の法線か、レーザ光の光軸
から角度θ傾いたときに、位置敏感型検出素子１４上で
検出される位置の移動は、反射面７と位置敏感型検出素
子１４の間の距離をｒとしたとき、ｒｓ＋ｎ（２θ）と
表すことかできる。ここで反射光を測定することによっ
て傾きの角度θは２倍になり、更に反射面から距離を離
すことによって、測定値はｒ倍される。このような先板
作用によって微少な傾きが容易に検出できるようになる
０位置敏感型検出素子１４は、数ミクロン以下の分解能
を有する事も容易であるので、秒単位の面の傾きを測定
する事も容易である。また、位置敏感型検出素子１４上
で受光ビーム点がどの方向に移動するかを検出すること
によって、被対象物の反射面７がどの方向に傾いたかを
知ることかでき、この信号を制ｍ口路１５て鴇理し、マ
スク傾き補正用のアクチュエータ８にフィードバンクす
ることによって、被測定物５の面を常にＳＯＲ光軸２に
対して垂直に保つことかできる。なお、反射光の光路中
にビームスプリンタを設け、粗位置検出系を併設しても
よい 以上説明！た構成によれば、被測定面近傍には反射面以
外何ら測定器を設置しなくてよいので、設計の自由度か
増す、特に空間的制約の多いＳＯＲ露光装置等に好適で
ある６反射面は特に形成しなくてら、ある程度の反射率
を有する何らかの面かあれば測定は可能である。

光路長を十分長くすることにより、容易に高分ｌ！ギ能
が得られる。

なお、ＳＯＲ光露光装置の実施例に沿って本発明を説明
したか、ＳＯＲ光露光装置以外にも同機の技術を用いる
ことかできる。ＳＯＲ光軸２のかわりに、何等かの直進
する性質を有するビームの基準軸を用い、これに平行に
し一ザヘンド１１がちレーザ光を対象物上に照射するこ
とによって、同様に基準軸に対する被測定物の面の傾き
を測定することかできる。

以上実施例にそって本発明を説明したが、本発明はこれ
らに制限されるものではない、たとえば種マの変更、改
良、組み合わせ等が可能な事は、当業者に自明であろう
。

こ発明の効果号 以上説明したように、本発明によれば、ウェハやマスク
等の被測定物の面の法線が、ＳＯＲ光軸等の基準軸に対
して傾いた時、その傾きを高精度に検出することができ
る。

また、検出した傾きをフィードバックすることによって
、被測定物の対象面を常に所定の方向に較正することが
できる。

ＳＯＲ露光装置等に於ける転写誤差を減少させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による傾き検出装置の概略ブロ
ック図である。 図において ＳＯＲリング ＳＯＲ光軸 ＳＯＲ露光装置 ステージ 被測定物 反射面 レベリングアクチュエータ レーザヘッド ビームベンダ 位１敏感型検出素子 制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、所定の基準軸と、 該基準軸に対する面法線の傾きを検出しようとする面を
   有し、前記面上に反射面を有する被測定物と、 前記基準軸に平行にレーザビームを発射し、前記反射面
   に当てるレーザ光学系と、 前記反射面で反射したレーザ光を前記被測定物から離れ
   た位置で、レーザ光の進行方向とほぼ直交する面で受け
   、面内のレーザ光照射位置を検出する検出系と を有する傾き検出装置。