JPH0564450B2 - - Google Patents
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- JPH0564450B2 JPH0564450B2 JP59195728A JP19572884A JPH0564450B2 JP H0564450 B2 JPH0564450 B2 JP H0564450B2 JP 59195728 A JP59195728 A JP 59195728A JP 19572884 A JP19572884 A JP 19572884A JP H0564450 B2 JPH0564450 B2 JP H0564450B2
- Authority
- JP
- Japan
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- reduction projection
- exposure area
- image
- substrate
- exposure
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、縮小投影レンズの結像面にウエハ等
の被露光基板上の露光領域表面を合わせてマスク
上に形成されたLSI等の回路パターンを縮小投影
レンズにより被露光基板上の露光領域に縮小投影
して露光する縮小投影露光装置及びその方法に関
する。
の被露光基板上の露光領域表面を合わせてマスク
上に形成されたLSI等の回路パターンを縮小投影
レンズにより被露光基板上の露光領域に縮小投影
して露光する縮小投影露光装置及びその方法に関
する。
従来より、半導体ウエハ上のLSIパターンな
ど、被観察物の表面の焦点位置に対する位置ずれ
を検出して位置合せを行なう方法においては、被
観察物表面に断面が例えば３mm×0.1mm程度の細
長い形状をした単一の光束を斜めに照射し、被観
察物表面からのその反射光を光電変換して反射光
の光軸位置を検出している。しかしながらこのよ
うに小さな断面形状の光束を用いて被観察物表面
を検出すると、被観察物の表面形状に凹凸があつ
たり、或いは、表面の反射率が微小な領域内で異
なつていたりすると、その表面状態の影響で正確
な位置検出および位置合せが困難になるという欠
点があつた。
ど、被観察物の表面の焦点位置に対する位置ずれ
を検出して位置合せを行なう方法においては、被
観察物表面に断面が例えば３mm×0.1mm程度の細
長い形状をした単一の光束を斜めに照射し、被観
察物表面からのその反射光を光電変換して反射光
の光軸位置を検出している。しかしながらこのよ
うに小さな断面形状の光束を用いて被観察物表面
を検出すると、被観察物の表面形状に凹凸があつ
たり、或いは、表面の反射率が微小な領域内で異
なつていたりすると、その表面状態の影響で正確
な位置検出および位置合せが困難になるという欠
点があつた。
特開昭56−42205号公報にはその解決策のひと
つとして、被観察物表面上での光束断面の細長い
方向が、被観察物表面の表面形状に影響されない
方向を向くように光束を照射する方法が開示され
ているが、未だ十分な解決策とはなつていないの
が実情であり、検出領域が小さいと、被観察物表
面の反り、うねり、傾きなどの検出が困難で、ま
た被観察物が透光性の場合、その表面で反射する
光束と、内部に進入して下の層との境で反射して
再び出てくる光束とがあるが、これらが混じり合
うと検出光として一様のもとはならず、検出精度
が劣化するという問題も未解決のままである。
つとして、被観察物表面上での光束断面の細長い
方向が、被観察物表面の表面形状に影響されない
方向を向くように光束を照射する方法が開示され
ているが、未だ十分な解決策とはなつていないの
が実情であり、検出領域が小さいと、被観察物表
面の反り、うねり、傾きなどの検出が困難で、ま
た被観察物が透光性の場合、その表面で反射する
光束と、内部に進入して下の層との境で反射して
再び出てくる光束とがあるが、これらが混じり合
うと検出光として一様のもとはならず、検出精度
が劣化するという問題も未解決のままである。
本発明の目的は、前述の従来技術の問題点を解
決すべく、ウエハ等の被露光基板上の露光領域表
面の傾きを正確に検出して縮小投影レンズの結像
面に対してウエハ等の被露光基板上の露光領域表
面の傾きを合わせてマスク上に形成された微細な
回路パターンを縮小投影レンズにより被露光基板
上の露光領域に高解像度で縮小投影露光焼き付け
を可能にした縮小投影露光装置およびその方法を
提供することにある。
決すべく、ウエハ等の被露光基板上の露光領域表
面の傾きを正確に検出して縮小投影レンズの結像
面に対してウエハ等の被露光基板上の露光領域表
面の傾きを合わせてマスク上に形成された微細な
回路パターンを縮小投影レンズにより被露光基板
上の露光領域に高解像度で縮小投影露光焼き付け
を可能にした縮小投影露光装置およびその方法を
提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、マスク
（レチクル）に形成された回路パターンを縮小投
影レンズにより被露光基板上の露光領域表面に縮
小投影露光する縮小投影露光装置およびその方法
において、前記被露光基板を前記縮小投影レンズ
の光軸方向に微移動させ、更に前記縮小投影レン
ズの結像面に対する前記被露光基板を微回動させ
るステージ手段と、前記縮小投影レンズと前記被
露光基板との間の側方より複数の光束を前記被露
光基板上の露光領域表面の異なる照射位置に縮小
投影レンズの光軸方向に対して70°以上の傾斜角
度で照射する照射手段と、該照射手段で照射され
て露光領域表面の異なる照射位置の各々から反射
する光像を、前記縮小投影レンズと前記被露光基
板との間の側方より検出して少なくとも位置検出
方向について像面に結像させる検出結像光学系
と、該検出結像光学系により像面に結像された露
光領域表面の各照射位置の高さに対応した各光像
の位置を検出して該各照射位置の高さに対応した
信号を出力する少なくとも一次元のイメージセン
サと、該イメージセンサから出力される各照射位
置の高さに対応した信号に基づいて露光領域表面
の前記結像面に対する傾きを算出し、該算出され
た露光領域表面の傾きに基づいて前記ステージ手
段を微回動駆動制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする縮小投影露光装置およびその方法で
ある。また本発明は、上記縮小投影露光装置およ
びその方法において、前記制御手段は、イメージ
センサから出力される各照射位置の高さに対応し
た信号に基づいて露光領域表面の前記結像面に対
する平均的な変位を算出し、該算出された変位に
基づいて前記ステージ手段を縮小投影レンズの光
軸方向に微移動駆動制御する制御手段を有するこ
とを特徴とする。また本発明は、上記縮小投影露
光装置およびその方法において、前記照射手段
は、前記複数の光束を、前記被露光基板上の露光
領域表面の異なる照射位置に対してＳ偏光で照射
するように構成したことを特徴とする。
（レチクル）に形成された回路パターンを縮小投
影レンズにより被露光基板上の露光領域表面に縮
小投影露光する縮小投影露光装置およびその方法
において、前記被露光基板を前記縮小投影レンズ
の光軸方向に微移動させ、更に前記縮小投影レン
ズの結像面に対する前記被露光基板を微回動させ
るステージ手段と、前記縮小投影レンズと前記被
露光基板との間の側方より複数の光束を前記被露
光基板上の露光領域表面の異なる照射位置に縮小
投影レンズの光軸方向に対して70°以上の傾斜角
度で照射する照射手段と、該照射手段で照射され
て露光領域表面の異なる照射位置の各々から反射
する光像を、前記縮小投影レンズと前記被露光基
板との間の側方より検出して少なくとも位置検出
方向について像面に結像させる検出結像光学系
と、該検出結像光学系により像面に結像された露
光領域表面の各照射位置の高さに対応した各光像
の位置を検出して該各照射位置の高さに対応した
信号を出力する少なくとも一次元のイメージセン
サと、該イメージセンサから出力される各照射位
置の高さに対応した信号に基づいて露光領域表面
の前記結像面に対する傾きを算出し、該算出され
た露光領域表面の傾きに基づいて前記ステージ手
段を微回動駆動制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする縮小投影露光装置およびその方法で
ある。また本発明は、上記縮小投影露光装置およ
びその方法において、前記制御手段は、イメージ
センサから出力される各照射位置の高さに対応し
た信号に基づいて露光領域表面の前記結像面に対
する平均的な変位を算出し、該算出された変位に
基づいて前記ステージ手段を縮小投影レンズの光
軸方向に微移動駆動制御する制御手段を有するこ
とを特徴とする。また本発明は、上記縮小投影露
光装置およびその方法において、前記照射手段
は、前記複数の光束を、前記被露光基板上の露光
領域表面の異なる照射位置に対してＳ偏光で照射
するように構成したことを特徴とする。
以下本発明に係る縮小投影露光装置について図
面を参照して説明する。第１図は本発明に係る縮
小投影露光装置において、縮小レンズ（縮小投影
レンズ）１の焦点位置（結像面）にウエハ２の露
光領域の表面を焦点合わせする光学・機械系を示
す補足説明図である。
面を参照して説明する。第１図は本発明に係る縮
小投影露光装置において、縮小レンズ（縮小投影
レンズ）１の焦点位置（結像面）にウエハ２の露
光領域の表面を焦点合わせする光学・機械系を示
す補足説明図である。
第１図において、レーザ光源３からのレーザ光
束をビームエキスパンダ４により図の紙面表裏方
向に拡げて偏平な光束にし、スリツト５に入射さ
せる。スリツト５を通過した断面が細長い形状の
光を第１レンズ６を介して第１反射ミラー７に入
射させ、ミラー７で前記光束断面の細長い方向と
直交する方向に光路を曲げて、ウエハ２上に斜め
上方から照射することによりウエハ２上にスリツ
ト５の像５′を投影結像させる。このスリツト像
５′は第２反射ミラー８で光路を曲げて第２レン
ズ９により対物レンズ１０の手前に結像させる。
この位置におけるスリツト像はスリツト５の位置
の像と同形状である。対物レンズ１０はこのスリ
ツト像をさらに拡大するためのものであるが、対
物レンズ１０の視野には限界があるため、スリツ
ト像の長手方向を圧縮するためにこの例では第１
円筒レンズ１１を配置してある。対物レンズ１０
で拡大したスリツト像をCCDの如きリニアイメ
ージセンサ１２上に投影結像させるが、この場合
もセンサ１２の受光部は細幅の窓であるため、第
２円筒レンズ１３を配置し、スリツト像の全てを
圧縮してセンサ１２の受光画素列上に投影結像さ
せている。
束をビームエキスパンダ４により図の紙面表裏方
向に拡げて偏平な光束にし、スリツト５に入射さ
せる。スリツト５を通過した断面が細長い形状の
光を第１レンズ６を介して第１反射ミラー７に入
射させ、ミラー７で前記光束断面の細長い方向と
直交する方向に光路を曲げて、ウエハ２上に斜め
上方から照射することによりウエハ２上にスリツ
ト５の像５′を投影結像させる。このスリツト像
５′は第２反射ミラー８で光路を曲げて第２レン
ズ９により対物レンズ１０の手前に結像させる。
この位置におけるスリツト像はスリツト５の位置
の像と同形状である。対物レンズ１０はこのスリ
ツト像をさらに拡大するためのものであるが、対
物レンズ１０の視野には限界があるため、スリツ
ト像の長手方向を圧縮するためにこの例では第１
円筒レンズ１１を配置してある。対物レンズ１０
で拡大したスリツト像をCCDの如きリニアイメ
ージセンサ１２上に投影結像させるが、この場合
もセンサ１２の受光部は細幅の窓であるため、第
２円筒レンズ１３を配置し、スリツト像の全てを
圧縮してセンサ１２の受光画素列上に投影結像さ
せている。
第２図は第１図の例においてスリツトが各結像
位置でどの様な形状になるかを示しており、図の
紙面表裏方向に細長い一本のスリツト５の像が、
ウエハ２上では、で示すように幅方向に拡大さ
れたスリツト像５ａとして、投影結像され、対物
レンズ１０の手前では、で示す如く円筒レンズ
１１によつて長手方向が圧縮されたスリツト像
５′ａとして結像され、またリニアイメージセン
サ１２上では、に示すように対物レンズ１０で
拡大されたスリツト像５′ａの長手方向を円筒レ
ンズ１３によつて圧縮したスリツト像５″ａとし
て投影結像されている。
位置でどの様な形状になるかを示しており、図の
紙面表裏方向に細長い一本のスリツト５の像が、
ウエハ２上では、で示すように幅方向に拡大さ
れたスリツト像５ａとして、投影結像され、対物
レンズ１０の手前では、で示す如く円筒レンズ
１１によつて長手方向が圧縮されたスリツト像
５′ａとして結像され、またリニアイメージセン
サ１２上では、に示すように対物レンズ１０で
拡大されたスリツト像５′ａの長手方向を円筒レ
ンズ１３によつて圧縮したスリツト像５″ａとし
て投影結像されている。
第３図にウエハ２上に結像される一本のスリツ
ト像５ａの照射位置の違いによる検出位置の差を
示す。例えばウエハ２の表面形状が第３図に示す
ような凹凸形状となつているものとすると、その
上に塗布されたフオトレジスト１４もその凹凸状
にならつた表面形状になる。このレジスタ１４の
表面を検出する際、スリツト像５ａが小さいと、
実線で示す光束で凹部を検出して縮小レンズ１の
焦点位置に合せ、これによつて露光を行なつた場
合に、表面部（凸部）は焦点位置からずれること
になるので、部分的に解像状態が悪いというよう
な事態が生じる恐れがあり、また逆に一転鎖線で
示す光束で凸部を検出すれば凹部で焦点ずれを起
こすことになる。さらにウエハ２が縮小レンズ１
の光軸に対して傾斜していると、焦点検出位置で
は高解像度で露光できるが、その他の箇所は焦点
ずれを起こし、解像しないという課題が生じる恐
れがある。
ト像５ａの照射位置の違いによる検出位置の差を
示す。例えばウエハ２の表面形状が第３図に示す
ような凹凸形状となつているものとすると、その
上に塗布されたフオトレジスト１４もその凹凸状
にならつた表面形状になる。このレジスタ１４の
表面を検出する際、スリツト像５ａが小さいと、
実線で示す光束で凹部を検出して縮小レンズ１の
焦点位置に合せ、これによつて露光を行なつた場
合に、表面部（凸部）は焦点位置からずれること
になるので、部分的に解像状態が悪いというよう
な事態が生じる恐れがあり、また逆に一転鎖線で
示す光束で凸部を検出すれば凹部で焦点ずれを起
こすことになる。さらにウエハ２が縮小レンズ１
の光軸に対して傾斜していると、焦点検出位置で
は高解像度で露光できるが、その他の箇所は焦点
ずれを起こし、解像しないという課題が生じる恐
れがある。
本発明は、上記課題を解決すべく、第４図に示
すように、ウエハ２の表面にスリツト像５ａを複
数同時に投影結像させ、各々のスリツト像の平均
高さを縮小ンズの合焦位置とすることにより前述
の焦点ずれを解消することができる。第５図は本
発明の実施例を示すもので、第１図の装置におい
てスリツト５を複数並べて本発明を適用した場合
の要部の構成を示している。このようにスリツト
５を複数平行に並べた多重スリツト１５を配置す
ると、第１レンズ６によつてウエハ２上の露光領
域にはスリツト５の幅方向が拡大された平行スリ
ツト像５ｂが投影結像される。この平行スリツト
像５ｂは、第２レンズ９で対物レンズの手前にス
リツト長手方向に縮小された像５′ｂとして結像
される。前述と同様に対物レンズ１０により拡大
され第２円筒レンズ１３でスリツト長さ方向に圧
縮されたスリツト像５′ｂは、第６図上部に示す
ようにリニアイメージセンサ１２上に平行なスリ
ツト像５″ｂの列として投影結像され、そのとき
のセンサ１２の出力は第６図下部に示す様にな
る。
すように、ウエハ２の表面にスリツト像５ａを複
数同時に投影結像させ、各々のスリツト像の平均
高さを縮小ンズの合焦位置とすることにより前述
の焦点ずれを解消することができる。第５図は本
発明の実施例を示すもので、第１図の装置におい
てスリツト５を複数並べて本発明を適用した場合
の要部の構成を示している。このようにスリツト
５を複数平行に並べた多重スリツト１５を配置す
ると、第１レンズ６によつてウエハ２上の露光領
域にはスリツト５の幅方向が拡大された平行スリ
ツト像５ｂが投影結像される。この平行スリツト
像５ｂは、第２レンズ９で対物レンズの手前にス
リツト長手方向に縮小された像５′ｂとして結像
される。前述と同様に対物レンズ１０により拡大
され第２円筒レンズ１３でスリツト長さ方向に圧
縮されたスリツト像５′ｂは、第６図上部に示す
ようにリニアイメージセンサ１２上に平行なスリ
ツト像５″ｂの列として投影結像され、そのとき
のセンサ１２の出力は第６図下部に示す様にな
る。
ここで一般に縮小投影露光装置における焦点合
せは、試し焼きを行なつて縮小レンズの合焦位置
（結像面の高さ位置）を求めておき、これを基準
位置としてウエハ２を位置決めすることにより行
なわれる。即ち、ウエハ２を微小距離（0.5μｍ程
度）ずつ上下させて試し焼きを行ない、最も解像
状態が良い時のウエハ２の位置をセンサ１２上の
スリツト像５″ｂの位置X1，X2，X3…Xnのデー
タとして、適当な記憶装置に記憶させておく。次
いで新たにセツトしたウエハ２上にスリツト像５
ｂを投影結像し、それによつてセンサ１２上に結
像されるスリツト像５″ｂが前記記憶装置内の位
置データX1，X2，X3…Xnで表わされる位置に来
るようにウエハステージ１６を上下させ、焦点合
せを行なう。尚、スリツト像５″ｂの位置は、第
７図に拡大して示すように、センサ１２の出力に
対して閾値Thを設定し、その閾値に相当するセ
ンサ１２の画素２０を求め、その中央値をスリツ
ト像５″ｂの位置と設定するようにしてもよい。
せは、試し焼きを行なつて縮小レンズの合焦位置
（結像面の高さ位置）を求めておき、これを基準
位置としてウエハ２を位置決めすることにより行
なわれる。即ち、ウエハ２を微小距離（0.5μｍ程
度）ずつ上下させて試し焼きを行ない、最も解像
状態が良い時のウエハ２の位置をセンサ１２上の
スリツト像５″ｂの位置X1，X2，X3…Xnのデー
タとして、適当な記憶装置に記憶させておく。次
いで新たにセツトしたウエハ２上にスリツト像５
ｂを投影結像し、それによつてセンサ１２上に結
像されるスリツト像５″ｂが前記記憶装置内の位
置データX1，X2，X3…Xnで表わされる位置に来
るようにウエハステージ１６を上下させ、焦点合
せを行なう。尚、スリツト像５″ｂの位置は、第
７図に拡大して示すように、センサ１２の出力に
対して閾値Thを設定し、その閾値に相当するセ
ンサ１２の画素２０を求め、その中央値をスリツ
ト像５″ｂの位置と設定するようにしてもよい。
第５図の実施例では複数のスリツト５がＸ方向
のみに並んでいたが、第８図はXYの２方向に複
数のスリツト５が並んでいる多重スリツト１７を
用いた実施例をしめしている。この場合、光電変
換器としてはエリアイメージセンサ１７を用い
る。このように、XY方向にスリツト５を設ける
と、ウエハ２の傾きまでも検出し位置合せできる
ようになる。この場合においても前述と同様に縮
小レンズの合焦位置（結像面の高さ位置）を予め
試し焼きによつて求めておき、そのときのエリア
イメージセンサ１７上のスリツト像５″ｃの位置
をメモリーに記憶しておく。このようにすれば、
第９図ａ〜ｄに示すように、ウエハ２に投影結像
されたスリツト像５ｃの位置（これはセンサ１７
上に投影結像されたスリツト像５″ｃの位置と同
等）により、ウエハ２の傾き即ち姿勢も検出する
ことができる。第９図において、ａは合焦位置に
ある時、ｂはＸ方向に上下の傾きがあり、Ｙ方向
について合焦している時、ｃはＸ方向について合
焦しており、Ｙ方向について上下の傾きがある
時、ｄはXY両方向について上下の傾きがある場
合をしめしている。
のみに並んでいたが、第８図はXYの２方向に複
数のスリツト５が並んでいる多重スリツト１７を
用いた実施例をしめしている。この場合、光電変
換器としてはエリアイメージセンサ１７を用い
る。このように、XY方向にスリツト５を設ける
と、ウエハ２の傾きまでも検出し位置合せできる
ようになる。この場合においても前述と同様に縮
小レンズの合焦位置（結像面の高さ位置）を予め
試し焼きによつて求めておき、そのときのエリア
イメージセンサ１７上のスリツト像５″ｃの位置
をメモリーに記憶しておく。このようにすれば、
第９図ａ〜ｄに示すように、ウエハ２に投影結像
されたスリツト像５ｃの位置（これはセンサ１７
上に投影結像されたスリツト像５″ｃの位置と同
等）により、ウエハ２の傾き即ち姿勢も検出する
ことができる。第９図において、ａは合焦位置に
ある時、ｂはＸ方向に上下の傾きがあり、Ｙ方向
について合焦している時、ｃはＸ方向について合
焦しており、Ｙ方向について上下の傾きがある
時、ｄはXY両方向について上下の傾きがある場
合をしめしている。
以上のような検出系に加えてウエハを傾き調整
自在なホルダー付きのステージに載置すれば、縮
小レンズの結像面へのウエハの傾き調整ができ、
極めて高精度の焦点検出と焦点合せを実現し得る
ものである。
自在なホルダー付きのステージに載置すれば、縮
小レンズの結像面へのウエハの傾き調整ができ、
極めて高精度の焦点検出と焦点合せを実現し得る
ものである。
次にウエハ２上へ照射する光束の入射角と偏光
方向について第１０図と第１１図によつて説明す
る。
方向について第１０図と第１１図によつて説明す
る。
ウエハ２にフオトレジスタ１４を塗布した場合
の光の進行方向は、第１０図に示すように、レジ
スト１４の表面で反射するものと、レジスタ１４
の中に入り込んで下地層１９で反射して再び出て
くる光、レジスト１４内で反射する光、下地層１
９に入り込む光などがある。レジスト１４表面だ
けで光が反射すれば、リニアイメージセンサ１２
やエリアイメージセンサ１７でそのレジスト表面
の合焦位置検出が可能となる。しかしながら、下
地層１９からの反射光があると、前記センサ上で
はどこの位置を検出しているのか正確に判断でき
ない場合が生じる。そこで出来るだけレジスト１
４表面での反射率を高くする必要があり、このた
め好ましくはウエハ２への光束の入射角を70°以
上に大きくし、また入射光束をＳ偏光とするのが
よい。
の光の進行方向は、第１０図に示すように、レジ
スト１４の表面で反射するものと、レジスタ１４
の中に入り込んで下地層１９で反射して再び出て
くる光、レジスト１４内で反射する光、下地層１
９に入り込む光などがある。レジスト１４表面だ
けで光が反射すれば、リニアイメージセンサ１２
やエリアイメージセンサ１７でそのレジスト表面
の合焦位置検出が可能となる。しかしながら、下
地層１９からの反射光があると、前記センサ上で
はどこの位置を検出しているのか正確に判断でき
ない場合が生じる。そこで出来るだけレジスト１
４表面での反射率を高くする必要があり、このた
め好ましくはウエハ２への光束の入射角を70°以
上に大きくし、また入射光束をＳ偏光とするのが
よい。
以上の述べたように本発明によれば、縮小投影
露光装置およびその方法において、複数の光束を
被露光基板上の露光領域表面の異なる照射位置に
縮小投影レンズの光軸方向に対して70°以上の傾
斜角度で照射し、露光領域表面の異なる照射位置
の各々から反射する光像を少なくとも位置検出方
向について像面に結像させ、像面に結像された露
光領域表面の各照射位置の高さに対応した各光像
の位置を少なくとも一次元のイメージセンサで検
出し、該イメージセンサから出力される各照射位
置の高さに対応した信号に基づいて被露光基板上
の露光領域表面の縮小投影レンズの結像面に対す
る傾きを算出し、該算出された被露光基板表面上
の露光領域の傾きに基づいて被露光基板の傾きを
調整するようにしたので、被露光基板上の露光領
域表面を縮小投影レンズの結像面に高精度に合ら
せることができ、マスク（レチクル）上に形成さ
れた微細な回路パターンを縮小投影レンズにより
被露光基板上の露光領域に高解像度で縮小投影露
光焼き付けを可能にして、LSI製品歩留りの一層
の向上と高集積化とをはかることができる効果を
奏する。
露光装置およびその方法において、複数の光束を
被露光基板上の露光領域表面の異なる照射位置に
縮小投影レンズの光軸方向に対して70°以上の傾
斜角度で照射し、露光領域表面の異なる照射位置
の各々から反射する光像を少なくとも位置検出方
向について像面に結像させ、像面に結像された露
光領域表面の各照射位置の高さに対応した各光像
の位置を少なくとも一次元のイメージセンサで検
出し、該イメージセンサから出力される各照射位
置の高さに対応した信号に基づいて被露光基板上
の露光領域表面の縮小投影レンズの結像面に対す
る傾きを算出し、該算出された被露光基板表面上
の露光領域の傾きに基づいて被露光基板の傾きを
調整するようにしたので、被露光基板上の露光領
域表面を縮小投影レンズの結像面に高精度に合ら
せることができ、マスク（レチクル）上に形成さ
れた微細な回路パターンを縮小投影レンズにより
被露光基板上の露光領域に高解像度で縮小投影露
光焼き付けを可能にして、LSI製品歩留りの一層
の向上と高集積化とをはかることができる効果を
奏する。
第１図は本発明に係る縮小投影露光装置におい
て、焦点合わせする光学・機械系を示す補足説明
図、第２図は第１図における各部スリツト像の形
状を示す構成図、第３図は検出領域が微小な場合
の焦点検出位置のずれを示す概念図、第４図は本
発明に従つて複数のスリツト像を用いた平均的焦
点位置の検出を示す概念図、第５図は本発明にか
かる多重スリツト方式を示す要部の構成図、第６
図はリニアイメージセンサの受光面上に投影結像
されたスリツト像を添画したセンサ画素位置に対
する出力の分布を示す線図、第７図は第６図の１
スリツト分を幅方向に拡大して同様に受光面上の
スリツト像を添画したセンサ画素位置に対する出
力の分布を拡大して示す線図、第８図はスリツト
をXYの二方向に設けた焦点合せ装置の全体構成
図、第９図ａ〜ｄは第８図の方式による被観察物
の姿勢状態を示す概念図、第１０図はウエハに塗
布したフオトレジストに照射した光束の進行方向
とセンサの出力を示す概念図、第１１図は入射角
と偏光の違いによるレジスト上での反射率の変化
を示す線図である。 １……縮小レンズ、２……ウエハ、３……レー
ザ光源、５……スリツト、６……第１レンズ、９
……第２レンズ、１０……対物レンズ、１２……
リニアイメージセンサ、１３……第２円筒レン
ズ、１４……フオトレジスト、１５……多重スリ
ツト、１６……ウエハステージ、１７……多重ス
リツト、１８……エリアイメージセンサ。
て、焦点合わせする光学・機械系を示す補足説明
図、第２図は第１図における各部スリツト像の形
状を示す構成図、第３図は検出領域が微小な場合
の焦点検出位置のずれを示す概念図、第４図は本
発明に従つて複数のスリツト像を用いた平均的焦
点位置の検出を示す概念図、第５図は本発明にか
かる多重スリツト方式を示す要部の構成図、第６
図はリニアイメージセンサの受光面上に投影結像
されたスリツト像を添画したセンサ画素位置に対
する出力の分布を示す線図、第７図は第６図の１
スリツト分を幅方向に拡大して同様に受光面上の
スリツト像を添画したセンサ画素位置に対する出
力の分布を拡大して示す線図、第８図はスリツト
をXYの二方向に設けた焦点合せ装置の全体構成
図、第９図ａ〜ｄは第８図の方式による被観察物
の姿勢状態を示す概念図、第１０図はウエハに塗
布したフオトレジストに照射した光束の進行方向
とセンサの出力を示す概念図、第１１図は入射角
と偏光の違いによるレジスト上での反射率の変化
を示す線図である。 １……縮小レンズ、２……ウエハ、３……レー
ザ光源、５……スリツト、６……第１レンズ、９
……第２レンズ、１０……対物レンズ、１２……
リニアイメージセンサ、１３……第２円筒レン
ズ、１４……フオトレジスト、１５……多重スリ
ツト、１６……ウエハステージ、１７……多重ス
リツト、１８……エリアイメージセンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マスクに形成された回路パターンを縮小投影
レンズにより被露光基板上の露光領域に縮小投影
露光する縮小投影露光装置において、前記被露光
基板を前記縮小投影レンズの光軸方向に微移動さ
せ、更に前記縮小投影レンズの結像面に対する前
記被露光基板を微回動させるステージ手段と、前
記縮小投影レンズと前記被露光基板との間の側方
より複数の光束を前記被露光基板上の露光領域表
面の異なる照射位置に縮小投影レンズの光軸方向
に対して70°以上の傾斜角度で照射する照射手段
と、該照射手段で照射されて露光領域表面の異な
る照射位置の各々から反射する光像を、前記縮小
投影レンズと前記被露光基板との間の側方より検
出して少なくとも位置検出方向について像面に結
像させる検出結像光学系と、該検出結像光学系に
より像面に結像された露光領域表面の各照射位置
の高さに対応した各光像の位置を検出して該各照
射位置の高さに対応した信号を出力する少なくと
も一次元のイメージセンサと、該イメージセンサ
から出力される各照射位置の高さに対応した信号
に基づいて露光領域表面の前記結像面に対する傾
きを算出し、該算出された露光領域表面の傾きに
基づいて前記ステージ手段を微回動駆動制御する
制御手段とを備えたことを特徴とする縮小投影露
光装置。 ２ 前記制御手段は、前記イメージセンサから出
力される各照射位置の高さに対応した信号に基づ
いて露光領域表面の前記結像面に対する平均的な
変位を算出し、該算出された変位に基づいて前記
ステージ手段を縮小投影レンズの光軸方向に微移
動駆動制御する制御手段を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の縮小投影露光装
置。 ３ 前記照射手段は、前記複数の光束を、前記露
光領域表面の異なる照射位置に対してＳ偏光で照
射するように構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の縮小投影露光装置。 ４ 前記照射手段には、前記複数の光束を、前記
位置検出方向に対してほぼ直角方向に延べたスリ
ツト状光束で形成する光学手段を有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の縮小投影露
光装置。 ５ 更に前記検出結像光学系には、照射位置の
各々から反射するスリツト状光像を、前記位置検
出方向に対してほぼ直角方向に集光させて像面に
結像させる集光光学系を有することを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の縮小投影露光装置。 ６ マスクに形成された回路パターンを縮小投影
レンズにより被露光基板上の露光領域表面に縮小
投影露光する縮小投影露光方法において、照射手
段により前記縮小投影レンズと前記被露光基板と
の間の側方より複数の光束を前記被露光基板上の
露光領域表面の異なる照射位置に縮小投影レンズ
の光軸方向に対して70°以上の傾斜角度で照射し、
該照射されて露光領域表面の異なる照射位置の
各々から反射する光像を、前記縮小投影レンズと
前記被露光基板との間の側方より検出して結像光
学系により少なくとも位置検出方向について像面
に結像させ、該像面に結像された露光領域表面の
各照射位置の高さに対応した各光像の位置を少な
くとも一次元のイメージセンサにより検出して該
各照射位置の高さに対応した信号を出力し、該出
力される各照射位置の高さに対応した信号に基づ
いて露光領域表面の前記結像面に対する傾きを算
出し、該算出された露光領域表面の傾きに基づい
て被露光基板を載置したステージ手段を微回動駆
動制御して露光領域表面の前記結像面に対する傾
きを補正することを特徴とする縮小投影露光方
法。 ７ 前記複数の光束を、前記露光領域表面の異な
る照射位置に対してＳ偏光で照射することを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載の縮小投影露光
方法。 ８ マスクに形成された回路パターンを縮小投影
レンズにより被露光基板上の露光領域表面に縮小
投影露光する縮小投影露光装置において、照射手
段により前記縮小投影レンズと前記被露光基板と
の間の側方より複数の光束を前記被露光基板上の
露光領域表面の異なる照射位置に縮小投影レンズ
の光軸方向に対して70°以上の傾斜角度で照射し、
該照射されて露光領域表面の異なる照射位置の
各々から反射する光像を、前記縮小投影レンズと
前記被露光基板との間の側方より検出して結像光
学系により少なくとも位置検出方向について像面
に結像させ、該像面に結像された露光領域表面の
各照射位置の高さに対応した各光像の位置を少な
くとも一次元のイメージセンサにより検出して該
各照射位置の高さに対応した信号を出力し、該出
力される各照射位置の高さに対応した信号に基づ
いて露光領域表面の前記結像面に対する傾きを算
出し、該算出された露光領域表面の傾きに基づい
て被露光基板を載置したステージ手段を微回動駆
動制御して露光領域表面の前記結像面に対する傾
きを補正し、更に前記イメージセンサから出力さ
れる各照射位置の高さに対応した信号に基づいて
露光領域表面の前記結像面に対する平均的な変位
を算出し、該算出された変位に基づいて前記ステ
ージ手段を縮小投影レンズの光軸方向に微移動駆
動制御して露光領域表面を前記結像面に合わせる
ことを特徴とする縮小投影露光方法。 ９ 前記複数の光束を、前記露光領域の異なる照
射位置に対してＳ偏光で照射することを特徴とす
る特許請求の範囲第８項記載の縮小投影露光方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59195728A JPS6174338A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 縮小投影露光装置およびその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59195728A JPS6174338A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 縮小投影露光装置およびその方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6211247A Division JP2728368B2 (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6174338A JPS6174338A (ja) | 1986-04-16 |
| JPH0564450B2 true JPH0564450B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=16345973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59195728A Granted JPS6174338A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 縮小投影露光装置およびその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6174338A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6336526A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | ウエハ露光装置 |
| JP2556015B2 (ja) * | 1986-12-25 | 1996-11-20 | 株式会社ニコン | 位置ずれ検出装置 |
| US6094268A (en) * | 1989-04-21 | 2000-07-25 | Hitachi, Ltd. | Projection exposure apparatus and projection exposure method |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1037606B (it) * | 1974-06-06 | 1979-11-20 | Ibm | Apparecchiatura ottica perfezionata utile per la fabbricazione di circuiti integrati |
| EP0017044B1 (en) * | 1979-04-02 | 1985-07-03 | Eaton-Optimetrix Inc. | A system for positioning a utilization device |
| NL186353C (nl) * | 1979-06-12 | 1990-11-01 | Philips Nv | Inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat voorzien van een opto-elektronisch detektiestelsel voor het bepalen van een afwijking tussen het beeldvlak van een projektielenzenstelsel en het substraatvlak. |
| JPS5696203A (en) * | 1979-12-27 | 1981-08-04 | Fujitsu Ltd | Detection device for optical position |
| JPS56101112A (en) * | 1980-01-16 | 1981-08-13 | Fujitsu Ltd | Exposure method |
| JPS58156937A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-19 | Hitachi Ltd | 露光装置 |
| JPS5947731A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | Hitachi Ltd | 投影露光装置におけるオ−トフオ−カス機構 |
| JPS5999215A (ja) * | 1982-11-27 | 1984-06-07 | Jeol Ltd | 物体の表面高さ測定装置 |
| JPS5999216A (ja) * | 1982-11-27 | 1984-06-07 | Jeol Ltd | 物体の表面高さ測定装置 |
| JPS59121932A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-14 | Fujitsu Ltd | 自動焦点制御装置 |
-
1984
- 1984-09-20 JP JP59195728A patent/JPS6174338A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6174338A (ja) | 1986-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |