JPH04254319A - 電子線装置及び電子線装置の焦点調整方法 - Google Patents

電子線装置及び電子線装置の焦点調整方法

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JPH04254319A
JPH04254319A JP3009612A JP961291A JPH04254319A JP H04254319 A JPH04254319 A JP H04254319A JP 3009612 A JP3009612 A JP 3009612A JP 961291 A JP961291 A JP 961291A JP H04254319 A JPH04254319 A JP H04254319A
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玄也 松岡
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照雄 岩崎
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  • Electron Beam Exposure (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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体回路を露光する装
置の露光光学系に対し被露光物であるウエハを解像度高
く、正しく露光するためのウエハの高さを検出する方法
及び装置に係り、特にレジスト等透明な層の厚さの微妙
な変化に影響無く、正しく露光可能とする高さを検出す
る方法及びその装置並びに露光方法及びその装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、特開平01−170
022号公報、特開昭63−163833号公報等が知
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】例えば、電子線露光装
置では電子線の結像の焦点深度が深いためウェハの高さ
を数μm程度の精度で検出し、検出された高さデータを
用い、電子線レンズの焦点合せ制御を行なっている。し
かしながらLSI回路の微細化が進むと共に、この高さ
検出精度は1μm以下が要求されるようになった。しか
しながら、上記従来技術においては1μm以下の検出精
度が得られるように考慮されていなかった。
【0004】発明の目的は、上記の課題を解決すべく、
僅かなレジスト厚さの変化に対して検出誤差を最小限に
して試料の高さを1μm以下の高精度に検出できるよう
にした高さ検出方法及びその装置を提供することにある
。
【0005】本発明の他の目的は、レジストが塗布され
た基板の高さを1μm以下の高精度に検出して非常に微
細なパターンをシャープに、また正しい位置に露光でき
るようにした露光方法及びその装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では検出光にP偏光の光を用い、その光を入
射角がブリュースタ角に成るように入射し、反射した光
の位置を検出するようにした高さ検出方法及びその装置
である。
【0007】また上記高さ検出方法及びその装置を用い
た露光方法及びその装置である。
【0008】
【作用】例えば、半導体レーザ等の光を例えば45°の
入射角度でウエハ表面に収束入射させ、反射光をウエハ
上の照射スポットの像として位置検出センサ上に結像さ
せ、その位置検出値から高さを求めていた。このような
方法を用いるとウエハ上のレジストの厚さがウエハ上の
場所により微妙に変化すると、高さ検出値に大きな差が
発生する。図4〜図6はこの状況を示したものである。 波長が0.633μmの光を45°入射のS偏光(図4
)、およびP偏光(図5)をそれぞれレジスト厚が0.
0〜5.0μmで下地がシリコンのウエハに照射した場
合であり、僅か2μmの厚さの変化に対し検出値は2〜
6μmも変化し、大きな誤差が発生することになる。ま
た多波長(例えば0.54,0.58,0.62μm)
の光を用いても、依然として図6に示すように僅かな厚
さの変化により、大きな検出誤差変化が発生する。
【0009】ところでレジストのような透明な物体に光
を照射した場合、その光の入射角と偏光の状態により入
射角に対する反射率は図2の様になる。即ちP偏光で入
射角がブリュースタ角になると、レジスト表面での反射
率は0%になり、100%の光が表面を透過し、レジス
ト膜内に入射する。この結果図3(a)に示すごとく、
レジストの下にあるウエハの表面で反射した光も下から
上に向い再びレジスト表面に入射するが、レジスト面で
反射すること無く、やはり100%の光がレジストを透
過し、上方に抜ける。このことはレジストの厚さに関係
無く常にレジストの下のウエハ表面を検出していること
を示している。これを上記の条件以外の場合の図3(b
)と比較すると、本発明の作用効果が明瞭に成る。 即ち、もし上記条件を満たさないと、入射光10はレジ
スト表面で反射し、検出器に向かう20’だけでなく、
透過して、ウエハで反射した光は下からレジスト表面に
向かい、レジスト透過光は検出光20として検出器に向
かうと共に、レジスト表面で反射して再びウエハに戻り
、これを繰り返すことにより、検出光20、20’、2
0’……が多重干渉し、この結果ごく僅かなレジストの
厚さの変化により、干渉強度が大きく変化する。この結
果図4、図5に示すようにレジスト厚の僅かな変化で検
出位置に大きな違いが生じ、正確な高さ検出が不可能と
成る。図3(a)は本発明の方法により検出した場合の
光線の軌跡を表しており、レジスト内部での多重反射は
起こらない。このため、図5のグラフに示す様にレジス
ト厚とレジスト表面の高さに対する検出高さの差の関係
はリニアであり、図4〜図6に見られるような誤差の変
動は見られない。従ってレジストの厚さが判っていれば
正確にレジスト表面位置を検出することが出来る。
【0010】以上説明したように、本発明はレジストの
厚さの微妙な変化に影響されること無く、正確にレジス
ト表面もしくはウエハ表面を検出する。
【0011】なお、P偏光の入射角がブリュースタ角に
対して±2°の範囲であればレジスト表面からわずか反
射されることになるが、レジスト表面位置を検出するこ
とが可能となる。
【0012】
【実施例】以下本発明を図に示す実施例に基いて説明す
る。
【0013】図1は本発明の多層物体の高さ検出装置の
実施例である。発光ダイオードや半導体レーザ等の光源
11を出射した光はレンズ12により被検出物体である
ウエハ3のパターン層32の上に塗布されたレジスト3
1にほぼ収束する様に照射される。この際この照射手段
1により照射される光10が入射角がブリュースタ角θ
bとなり、偏光状態がP偏光(入射光の主光線とレジス
ト面の法線を含む面に垂直な方向に偏光する直線偏光)
となるようにする。本実施例ではレジストの屈折率n1
 が1.65であるため、ブリュースタ角θbは58.
8°となる。半導体露光装置の場合、被検出物の表面は
レジストが塗布されておりその屈折率はほとんど上記の
値に等しい。被検出物の表面の屈折率が異なれば、入射
角をそれに応じたブリュースタ角θbに変更すれば良い
。 但しこの変更は必要とする精度に応じて判断すれば良く
、大概のレジストは上記ブリュースタ角θbで十分であ
る。
【0014】レジスト表面に照射された光は上記図2を
用いた説明のごとく、ブリュースタ角θbの入射により
、100%透過し、表面での反射は0%である。この結
果ウエハのパターン32の表面で反射した光のみが位置
検出手段2に入射してくる。位置検出手段2は結像レン
ズ22と光位置検出素子21とからなり、レジスト上の
光スポット(厳密にはウエハパターン上の光スポット)
が光位置検出素子21上に結像し、その結像位置が電気
信号として検出される。即ち、もしウエハが上方に変化
すれば結像位置は下方に変化するため、電気信号として
高さが求まる。図7は被検出物であるウエハの表面がA
1及びSiの場合、表面に塗布されているレジストの厚
さの変化に伴い、正確なレジスト表面高さと検出位置の
誤差の関係を示したものである。本図より、検出される
高さはほぼレジストの表面からレジスト厚に比例する一
定値を差し引いた値と成り、図4〜図6に示すように、
僅かなレジスト厚の変化で検出値が大きく変動すること
が無くなり、より正確な検出が可能と成る。なお上記一
定値を正確に求める方法は後述の実施例で詳細に説明す
る。
【0015】図8は本発明の電子線露光装置である。電
子線源4’から放射された電子線41は縮小及び集束レ
ンズを有するレンズ系6’を通過して、ウエハ3上に結
像される。ウエハ3上には電子線用レジストが塗布され
ており、この面に種々のLSI用回路パターンを電子線
で露光していく。一つの領域の露光が終了すると、ウエ
ハ3を固定したウエハステージ71はステップ・アンド
・レピートにより駆動され、次ぎの露光領域に移動させ
る。その際、ウエハ3に露光される回路パターンはCP
U8’からの図形データに基づき、ブランカー52によ
る電子線のON/OFF制御で所望形状の図形が形成さ
れる。なお、ブランキング絞り53は電子線のブランキ
ング時(破線で示す位置)、上記電子線41のON/O
FF用のシャッターとして用いられる。
【0016】電子線露光装置では、0.5μm以下の回
路パターンを電子線で直接ウエハ3上に露光する場合、
熱処理工程による、ウエハ全体の反り、或いは局部的な
凹凸による高さの変動を補正する必要がある。この反り
量は200μmにも及ぶことがある。これらの理由から
、その高さ検出手段が図4のレンズ系6’とウエハ3の
間に設けてある。即ち、図8に示した照射手段1から、
電子線直下と一致するウエハ3上の露光領域の中心部に
向けてブリュースタ角θでP偏光の光を照射し、位置検
出手段2により反射光を検知して、図3(a)の説明の
ごとく、レジスト表面部の高さを検出する。この時得ら
れた高さ位置情報は、検出回路8を通して動的焦点補正
コイル72にフィードバックされ、上記の高さ変位に対
応して電子線の焦点を補正しながらパターンを形成して
いく。
【0017】図9は本発明の実施例であり、粒子線露光
装置のうち紫外線光を用いた縮小投影露光装置の実施例
である。露光照明系4を出射した紫外線(i線またはエ
キシマレーザ光)はレチクル5を照明し、レチクルを透
過した光は縮小レンズ6に入射する。レチクルに描画さ
れた回路パターン51は縮小レンズによりウエハ3上に
結像される。回路パターン51の最小線幅が0.5μm
(ウエハ上換算)以下になると、焦点深度は±1.0μ
m以下に成る。このため、ウエハ表面に塗布されたレジ
ストの厚さが約1μmであることを考慮すると、レジス
トの表面、あるいはレジストの下面、即ちウエハパター
ン表面を正確に捕らえる必要がある。しかるに縮小露光
装置においては、ウエハ3をウエハステージ7を駆動し
、ステップアンドレピートで露光していくので、ステー
ジ移動後のウエハの高さが変動するため、ステージ移動
ごとに正確に上記のレジスト表面もしくは裏面を正確に
検出する必要がある。このため本実施例では縮小レンズ
とウエハの間から図1の実施例で説明した方法により、
照射手段1’により露光領域のほぼ中心に向けてブリュ
ースタ角でP偏光の光を照射し、位置検出手段2’によ
り反射光を検知して、図3で説明したように、レジスト
のほぼ裏面の位置を検出する。
【0018】図9の方法で検出されるのはレジストの裏
面即ちパターン表面とレジスト表面間の位置であるが、
表面を検出する場合には、塗布されているレジストの厚
さTは予め判っているため、その値を入力端末、もしく
は入力端子81から検出回路82に入力しておけば、レ
ジスト表面の高さHが、高さ検出値H’および入力レジ
スト厚値Tから下記の式に基づき求められる。
【0019】
【数1】
【0020】通常のレジストではn=1.65であるた
め、ブリュースタ角θはtan ̄1nよりθ=58.7
8°となり、H=0.367T+H’となる。このよう
にして求められたレジスト表面の高さHと予め分かって
いる目標の高さH0の差△Hを制御回路83で求め、ウ
エハステージ7を制御し、精度の高い露光を実現する。
【0021】
【発明の効果】本発明により、透明なレジスト表面の高
さをレジストの厚さに影響されずに精度良く検出するこ
とが可能となり、パターン描画歪の小さい荷電粒子露光
、並びに線幅ばらつきの小さい光露光が実現することに
より、高精度の微細パターンの形成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多層物体の高さ検出装置の検出原
理図である。
【図2】透過物体への入射角と反射率の関係を示す図で
ある。
【図3】多層物体の高さ検出の±層厚さと検出値を示す
図である。
【図4】P偏光で入射角45°で検出したときのレジス
ト厚と検出誤差の関係を示す図である。
【図5】S偏光で入射角45°で検出したときのレジス
ト厚と検出誤差の関係を示す図である。
【図6】P+S偏光で入射角45°で検出したときのレ
ジスト厚さと検出誤差の関係を示す図である。
【図7】ブリュースタ角(58.78°)に近い入射角
59°でP偏光で検出したときのレジスト厚さと検出誤
差を示す図である。
【図8】本発明に係る電子線露光装置の一実施例を示し
た図である。
【図9】本発明に係る縮小露光装置の一実施例を示した
図である。
【符号の説明】
1.照射手段、 2.位置検出手段、 3.被検出物体、 4.露光照明系、 4’.電子線源、 5.レチクル、 6.縮小レンズ、 6’.電子線レンズ、 7,71.ウエハステージ、 72.動的焦点補正コイル、 8,8’.制御回路、 10.照射光、 20.検出光。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源から得られた光を被測定物の表面にP
    偏光にて入射角をほぼブリュースタ角にして照射し、該
    表面からの反射光を結像してその位置を検出することを
    特徴とする高さ検出方法。
  2. 【請求項2】被測定物の屈折率および厚さに関する情報
    を用いてその高さ検出結果を補正することを特徴とする
    請求項1記載の高さ検出方法。
  3. 【請求項3】上記被測定物が多層物体で形成したことを
    特徴とする請求項1記載の高さ検出方法。
  4. 【請求項4】光源より出射した光を被測定物にP偏光状
    態で、入射角がほぼブリュースタ角で照射せしめる照射
    手段と、該照射手段により照射され、被測定物で反射し
    た光を結像せしめて検出する検出手段とを備えたことを
    特徴とする高さ検出装置。
  5. 【請求項5】多層物体の屈折率および厚さに関する情報
    を入力する入力手段を有し、当該情報を用いて高さ検出
    結果を補正する補正手段を具備したことを特徴とする請
    求項4記載の高さ検出装置。
  6. 【請求項6】光源から得られた光を被露光物体の表面に
    P偏光にて入射角をほぼブリュースタ角にして照射し、
    該表面からの反射光を結像してその位置を検出し、該検
    出された被露光物体の表面の位置を制御して該表面に所
    望のパターンを露光することを特徴とする露光方法。
  7. 【請求項7】上記所望のパターンを荷電粒子又は光によ
    って露光することを特徴とする請求項6記載の露光方法
    。
  8. 【請求項8】光源より出射した光を被露光物体の表面に
    P偏光状態で入射角がほぼブリュースタ角で照射せしめ
    る照射手段と該照射手段により照射され、被露光物体で
    反射した光を結像せしめて検出する検出手段とを備えた
    高さ検出装置を設け、該高さ検出装置で検出された高さ
    情報に基いて被露光物体の位置を制御する制御装置を設
    け、該制御装置によって制御された被露光物体に所望の
    パターンを露光することを特徴とする露光装置。
  9. 【請求項9】上記露光装置を粒子線露光装置によって構
    成したことを特徴とする請求項8記載の露光装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002043123A1 (en) * 2000-11-22 2002-05-30 Nikon Corporation Aligner, aligning method and method for fabricating device
JP2009080324A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Hitachi Via Mechanics Ltd マスクレス露光装置
TWI610060B (zh) * 2015-04-30 2018-01-01 佳能股份有限公司 檢測設備、測量設備、微影設備及製造物品的方法
JP2019032378A (ja) * 2017-08-04 2019-02-28 株式会社オーク製作所 基板位置検出装置、露光装置および基板位置検出方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI725827B (zh) * 2020-04-24 2021-04-21 力晶積成電子製造股份有限公司 影像感測模組

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002043123A1 (en) * 2000-11-22 2002-05-30 Nikon Corporation Aligner, aligning method and method for fabricating device
JP2009080324A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Hitachi Via Mechanics Ltd マスクレス露光装置
KR101516607B1 (ko) * 2007-09-26 2015-04-30 비아 메카닉스 가부시키가이샤 마스크레스 노광 장치
TWI610060B (zh) * 2015-04-30 2018-01-01 佳能股份有限公司 檢測設備、測量設備、微影設備及製造物品的方法
US9869936B2 (en) 2015-04-30 2018-01-16 Canon Kabushiki Kaisha Detection apparatus, measurement apparatus, lithography apparatus, and method of manufacturing article
JP2019032378A (ja) * 2017-08-04 2019-02-28 株式会社オーク製作所 基板位置検出装置、露光装置および基板位置検出方法

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