JPH04155913A - 縮小投影露光装置の焦点位置検出機構 - Google Patents

縮小投影露光装置の焦点位置検出機構

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JPH04155913A
JPH04155913A JP2282179A JP28217990A JPH04155913A JP H04155913 A JPH04155913 A JP H04155913A JP 2282179 A JP2282179 A JP 2282179A JP 28217990 A JP28217990 A JP 28217990A JP H04155913 A JPH04155913 A JP H04155913A
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JP
Japan
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reticle
light
target pattern
masking blade
pattern
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Pending
Application number
JP2282179A
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English (en)
Inventor
Soichiro Hayashi
林 聡一郎
Hideji Sugiyama
秀司 杉山
Hisamasa Tsuyuki
露木 寿正
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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
    • G03F7/70066Size and form of the illuminated area in the mask plane, e.g. reticle masking blades or blinds

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〕 本発明は縮小投影露光装置の焦点位置(ペストフォーカ
ス)を検出する機構に関する。
〔従来の技術〕
従来の縮小投影露光装置における焦点位置検出機構を第
5図に示す(この種の従来例は、例えば特開昭58−7
136号)に開示される。
第5図において、1は照明光源、2′はマスキングブレ
ード、3はレティクル、4は縮小レンズ5は被露光物た
る半導体ウェハ、6はx、y、z軸方向に移動可能なス
テージで、ステージ6上にウェハ5が載置されると共に
焦点位置検出用の光検出器7が配置される。
照明光源1から出射される光は、マスキングブレード2
′の光透過開口部を介してレティクル3のデバイスパタ
ーンを透過し、縮小レンズ4によりステージ6上のウェ
ハ5面を照射して投影露光が行われる。
レティクル3には、第6図に示すようにデバイスパター
ン8.テストパターン9が形成され、これらのパターン
8,9を囲む縁の一部に焦点位置決めに用いるターゲッ
トパターン10が配設しである。ターゲットパターン1
0はクロム上に長方形の抜きパターンとして形成され、
説明の便宜上パターンを簡略化して示しである。
光検出器7は、第7図(b)に示すように光センサ12
の面上にレティクル3のターゲットパターン10と同形
のクロム上に長方形の抜きパター、  ン11を形成し
て構成される。
以上の構成において、マスキングブレード2′は、レテ
ィクル3のデバイスパターン8及びテストパターン9を
選択遮蔽したり、デバイスパターン寸法に従って遮蔽量
(換言すれば光透過開口面積)を可変調整して目的に応
じて選択露光する機能を有する。
縮小レンズ4の焦点位置を検出するには、照明光の照射
の下で、まずステージ6を横軸(X軸)方向に徐々に移
動させることで、第8図に示すようにターゲットパター
ン10と光検出器7のパターン11との横軸方向の位置
合わせを行う。
これによりレティクル3面を透過する照明光源1の光の
うちターゲットパターン10を透過する光が光検出器7
のパターン11に導かれる。光センサ12によりその光
量を受光し、増幅器13で増幅し、A/D変換器14で
A/D変換する。そして、第8図に示すX軸方向のター
ゲットパターン10とパターン11とのX軸方向の位置
合わせ過程における光検出器7の光量変化を第9図(a
)に示す。この光量変化をデータとして収集する。
本データの意味するところは、横軸のX座標位置に対す
る光量変化であり、図中、X−nからX+nまで位置を
変化させた時xOの位置がレティクルターゲットパター
ン10と光検出器パターン11の合致した位置を示す。
さらに、この光検出器パターン11のxOの位置で、ス
テージ6を用いて光検出器7をZ軸方向に移動(上下方
向の移動)させ、Z軸方向の位置に対する光量変化を第
9図(b)に示すデータとして収集する。第9図(b)
に示すZ−nからZ+nまで位置を変化させた時のZo
の位置が、レティクルターゲットパターン10と光検出
器パターン11との焦点が合った位置となる。すなわち
第1O図に示すように焦点位置が適正位置にあると光検
出器7のセンサ12に入る光量が最大となす、この光量
から最適焦点位置を求めることができる。
上記のように焦点位置検出機構を備えることによって、
機械的変化に伴う焦点位置のずれや縮小レンズ4の大気
圧変・化による焦点位置の変化があっても最適焦点位置
を検出しようとする。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、縮小レンズは、照明光源の光が透過する過程
でその光エネルギーの一部を吸収する。
この光エネルギーの吸収量は、特に焦点位置合わせのよ
うに比較的時間を要する場合に多くなり、それが熱変換
されて縮小レンズを膨張させたり、縮小レンズを構成す
るレンズ群間の空気密度を変化させ、ひいては焦点位置
を変動させる原因ともなる。
従来はこの点についての配慮が充分ではなく、焦点位置
検出機構を用いても、焦点位置が時々刻々と変動するた
めに初期の焦点位置が定め難い問題があった。
なお、位置決め後に行われる実際の生産過程におけるデ
バイスパターンの投影露光については、−回の光照射量
が短時間であるので、投影露光中に縮小レンズに吸収さ
れる光エネルギーが少な(、投影露光の間に上記のよう
な問題が生じることはない、また、生産過程中に縮小レ
ンズに徐々に蓄積される光エネルギー吸収量が増して焦
点位置に変化をきたした場合でも、初期の焦点位置が特
定されればこれに基づき焦点位置の変化を予測して補正
制御することが可能である。ので、生産過程の段階では
さほどの問題はない。
問題となるのは、焦点位置決め時における光エネルギー
吸収による縮小レンズの焦点位置の変動であって、これ
を解決しなければ初期の焦点位置を特定できない。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、縮小投影露光装置における最適焦点位置
の検出を精度良くスムーズに検出することができる焦点
位置検出機構を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、照明光源の照射の
下でレティクルのターゲットパターンとステージ上の光
検出器との横軸方向の位置合わせを行い、ステージひい
ては光検出器を縦軸方向に移動させて焦点位置の検出を
行う方式の機構において、照明光源とレティクルとの間
に配置されるマスキングブレードにレティクルのはf全
面を遮蔽しつつレティクルのターゲットパターンに的を
絞って光透過を行う機構を設けてなる。
〔作用〕
本発明の詳細な説明に先立ち、第4図により縮小投影露
光装置の焦点位置検出時における光照射量と焦点位置の
変動量との関係を説明する。
第4図における横軸は光照射時間、縦軸は変動量を示し
、焦点位置は、光エネルギーの照射時間により時々刻々
と変動する(光照射を断とするとその変化ははf逆の現
象となって、ある時間後にもとの状態に復帰する)。ま
た本現象は、レティクルのクロム占有面積(クロムは光
を反射させる目的で存在する)によってその焦点位置の
変動値を変える。すなわち、クロム占有面積が少なけれ
ば縮小レンズ4に照射される光量は増大し、クロム占有
面積が多くなれば照射される光量は減少する。そして、
クロム占有面積が少なければ、今までの説明で明らかな
ように焦点位置の変動が大きくなる。従って、第4図の
ようにレティクルA。
レティクルB、レティクルCのクロム占有面積をC>B
>Aとすれば、焦点位置変動量はCが最も大きく、その
次Bで、Aが最も小さくなる。
本発明は以上の現象より、焦点位置を正しく検出するた
めには、縮小レンズに照射する光量を減らせばよいこと
に着目し、マスキングブレードに本来の機能(デバイス
パターンに合わせて遮蔽量を調整する機能)の他に、焦
点位置の検出時には、レティクルのはオ全面を遮蔽しつ
つそのターゲットパターンに的を絞って光透過を行う機
能を与える。
このようにすれば焦点位置検出時に照明光源から出射さ
れる光は、レティクルのターゲットパターンのみを通っ
て縮小レンズを局部的に通過するので、縮小レンズに照
射される光量が大幅に減少し、レンズに吸収される光エ
ネルギーを最小とでき、しかも、その局部的な照射光が
縮小レン光検出器により検出される。
このようにマスキングブレードを用いてレティクルター
ゲットパターンを通過させた場合には、マスキングブレ
ードの通常の開口時(デバイスパターンを含めて光照射
するようにした開口状態)に比べてレンズと透過する光
エネルギーは1000分の1に激減する。その結果、吸
収光エネルギーに起因するレンズの熱変化をほとんどな
くし、焦点位置検出時の焦点位置変動を極小に抑える。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図により説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す縮小投影露光装置の
全体構成を示し、図中、既述した第5図の従来例と同一
の符号は同−或いは共通する要素を示す。
本実施例において、従来例と異なる点は、マスキングブ
レード2にレティクル3のデバイスバタ−ンに合わせて
遮蔽量(光透過面積)を可変調整する機構のほかに、焦
点位置検出時には、レティクル3のはズ全面を遮蔽しつ
つそのターゲットパターン10に的を絞って光透過を行
う機構を設けた点にある。
このような構成よりなれば、発明の〔作用〕の項でも述
べたように、焦点位置検出時に照明光源から出射される
光は、マスキングブレード2によって絞られ、レティク
ル3のターゲットパターン10のみを通って縮小レンズ
4を局部的に通過するので、縮小レンズ4に吸収される
光エネルギーを最小とでき、その局部的な照射光が光検
出器7により検出される。そして、このような位置検出
方式によれば、光エネルギーに起因する縮小レンズ4の
焦点位置変動を充分に抑え、焦点位置の検出を精度良(
スムーズに行うことができる。
数値的には、レティクル3のデバイスパターン8とター
ゲットパターン10の面積比は、およそ1000分の1
以下であり、本実施例によれば位置検出時の焦点位置の
変動ははf零にすることができる。
第2図及び第3図に上記実施例に用いるマスキングブレ
ード2の一例を示す。
第2図におけるマスキングブレード2は、4枚の独立駆
動型のブレード2a、2b、2c、2dとこれらのブレ
ードを移動させるブレード駆動機構15よりなる。従来
もこのようなブレード及びブレード駆動機構を備えてい
たが、従来の場合には、専らブレード要素2a〜2bの
移動態様としてレティクル3に形成された被転写用の像
パターン(ここでは、デバイスパターン及びテストパタ
ーン)に合わせて開口を作るようブレードの移動(動作
)モードが設定されていた。すなわち、従来のマスキン
グブレード2の動作範囲は、第6図に示すようなデバイ
スパターン8の寸法及びテストパターン9の配置と寸法
にによって設計されていたため、4枚の独立駆動のブレ
ード2a〜2Cは、レティクル3の中央を基準にして開
閉するような動作モードしか考慮されておらず、レティ
クル3の端に配置したターゲットパターンIOに基準を
おいて開閉を行う動作モードは設定されていなかった。
これに対し本実施例では、ブレード駆動機構15を制御
する制御1部16が、操作指令に応じて、■デバイスパ
ターンに合わせて遮蔽量(開口面積)を調整するように
ブレード2a〜2bを動作させるモードと、■テストパ
ターン9に合わせて遮蔽量を合わせて動作させるモード
の他に、■第2図(b)の符号Pに示すようにレティク
ル3の端にあるターゲットパターン10に的を絞ってブ
レード要素28〜2cを動作させるモードの駆動信号を
発生するように設定してブレードの機能を拡張しである
第3図の場合は、ブレード要素2a〜2bのうち少なく
と一つに窓17を設けたものを示す、この窓17の位置
は、マスキングブレード2の全閉時にレティクル3のタ
ーゲットパターン10に光を透過させるような位置に設
定しである。
このようなブレード構造によれば、焦点位置検出時には
マスキングブレードが全閉となり、照明光源1からの光
は窓17を介してレティクル3のターゲットパターン1
0を局部的に照射して、その局部照射光が縮小レンズ4
を透過させることが −可能となる。
なお、本発明は、特開昭58−7136号のようにレテ
ィクルに複数のターゲットパターンを配設して、それぞ
れのターゲットパターンに光検出器を予め設定された移
動量に基づき位置合わせを行って、その時に得られる光
量データよりレンズの歪測定を行う場合にも適用可能で
ある。
〔発明の効果] 以上のように本発明によれば、縮小投影露光装置におけ
る焦点位置を縮小レンズの光エネルギー吸収の変動分を
はf零の状態にして検出することができ、高精度にして
スムーズな焦点位置検出を実現させることができる。
そして、特に近年のように高解像度がますます要求され
焦点深度が浅くなる傾向の縮小投影露光装置にも装置使
用上極めて容易にプロセス対応が可能となり、デバイス
の歩留まりを向上させ、ひいては生産性の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す焦点位置検出機構を示
す説明図、第2図及び第3図はそれに用いるマスキング
ブレードの具体的態様を示す説明図、第4図は縮小レン
ズ光照射量とレティクルの焦点位置変動との関係を示す
線図、第5図は従来の縮小投影露光装置における焦点位
置検出機構の説明図、第6図はレティクルのパターン配
置例を示す説明図、第7図は上記従来の焦点位置検出機
構の焦点位置検出動作を示す説明図、第8図、第9図、
第10図は焦点位置検出の原理を示す説明図である。 1・・・照明光源、2・・・マスキングブレード、2a
〜2b・・・独立駆動型、ブレード、3・・・レティク
ル、4・・・縮小レンズ、5・・・被露光物(ウェハ)
、6・・・ステージ、7・・・光検出器、10・・・タ
ーゲットパターン、16・・・ブレード駆動制御回路、
17・・・窓代理人 弁理士 高橋明夫  ′− 1;。 (他2名)ぐ 第1図 1・・・照明光源、2・・・マスキングブレード、3・
・・レティクル、4・・・縮小レンズ、5・・・被露光
物(ウェハ)、6・・・ステージ、7・・・光検出器。 lO・・・ターゲットパターン。 第2図 (a) 第3図 第4図 照射時間→ 第5図 第6図 第7図 (a)       (1)) 第8図 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、縮小投影露光装置にセットされるレティクルの端に
    焦点合わせに用いるターゲットパターンを設け、被露光
    物載置用のステージ上に光検出器を設置し、照明光の照
    射の下で前記ターゲットパターンと前記光検出器との横
    軸方向の位置合わせを行い前記ステージを縦軸方向に移
    動させて焦点位置の検出を行う機構において、 前記照明光源と前記レティクルとの間に光透過開口面積
    を可変調整するためのマスキングブレードを配置し、且
    つこのマスキングブレードに前記レティクルのほゞ全面
    を遮蔽しつつ前記ターゲットパターンに的を絞って光透
    過を行う機構を設けたことを特徴とする縮小投影露光装
    置の焦点位置検出機構。 2、第1請求項において、前記マスキングブレードは独
    立駆動型の複数のブレードよりなり、そのブレードの移
    動態様として、前記レティクルに形成されたデバイスパ
    ターンに合わせて開口を作る移動モードと、前記レティ
    クルの端に設けた前記ターゲットパターンに合わせて開
    口を作る移動モードとが設定され、この後者の移動モー
    ドにより前記ターゲットパターンに的を絞って光透過を
    行う機構を構成してなる縮小投影露光装置の焦点位置検
    出機構。 3、第1請求項において、前記ターゲットパターンに的
    を絞って光透過を行う機構は、前記マスキングブレード
    の一部に窓を配設し、この窓の位置を前記マスキングブ
    レードの全閉時に前記レティクルのターゲットパターン
    のみに光を透過させる位置に設定して構成される縮小投
    影露光装置の焦点位置検出機構。
JP2282179A 1990-10-19 1990-10-19 縮小投影露光装置の焦点位置検出機構 Pending JPH04155913A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6456377B1 (en) 1997-01-20 2002-09-24 Nikon Corporation Method for measuring optical feature of exposure apparatus and exposure apparatus having means for measuring optical feature
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CN102445859A (zh) * 2011-11-28 2012-05-09 上海华力微电子有限公司 一种测试光刻机遮光挡板的方法

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