JPS5954908A - 表面位置検出方法 - 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】 （ａ）　　発明の技術分野 本発明は表面位置検出方法にかくり、例えば縮小投影露
光装置における自・動焦点沿わせ（オートフォーカス）
法の改良に関する。

（ハ）従来技術と問題点　　　　　　　　　　　□最近
、露光技術の進歩、に伴って従来の密着！光に代す、半
導体ウェハ□−上にマスクパターンヲ縮小投影して露光
する縮小露光即ちＤ　Ｓ　Ｗ　（ＩｌｌＬｒｅｃｔＳ尼
ｅｐ　ｏｎ、　ｔｈ”ｅ　Ｗａｆ’θｒ）方式が用いら
れるようになっできた。これ、は、従来よシレチクμマ
スクを縮小駿てフオ、トマスクを作成するフォトレピー
タと同じ原理であシ、午の縮小露光法の汎用化は縮小レ
ンズの精度向占に負うところが大きく、マスクが損傷さ
れないなどや長所の多い方法であ、る。

こ９ような縮小露光をおこなう露光装置においては、従
来のＸ軸、Ｙ軸を調節して位置合わすするアフイメざト
轡構の他に、縮、小イ（ターンを被処理体上、即ち半導
疹ツエ、バー上に鮮明に結像させるための焦点合わ、＜
４構が重要な要素となる。

したがって、箸、真因の縮小投影露光装置の部分響摩図
、に、示すようにレンズコラム１の周囲にＬＥＤ茫、ど
、の発堆源２をおき、尽射板８参利用臀て、半、導体ウ
ェハー４上に投射し、その反射光を叩じく反射板５を利
用し、て光検出器６に受光さす、その検出器の定位置指
示によって半導体ウェハー４の面上に絶えず焦点が合わ
されるようにステージ７をＺ方向に微細に調節する自動
焦点合わせ機構が設けられている。　。

ところでくこの焦点合わせ用として投射する光線の波長
（λ）は、当然半導体ウェハー面に塗布されたレジスト
膜を感光しない非感光性波長でなければならず、例えば
レジスト膜の露光用に波長・１３６０人の遠紫外（ＵＶ
）光が使用されていると、焦点合わせ用光線は波９９５
００λ程度の赤外光が用いられている。

しかしながら、被処刑体である半導体ウェハー面上には
膜厚１μｍあるいは数μｍのレジスト膜が塗布されてい
て、第２図に示すように斜角から入口・１した光線の光
路Ｌ　１０はレジスト膜１１の表面で反射する表面反射
光の光路Ｌｌｌと半導体ウェハー４に形成された例えば
二酸化シリコン（ＳＪＬＯ，）膜１２面からのレジスト
底面反射光の光路ＴＪ１２との両反射光の合成として、
光検出器に反射することになり、しかも両反射光の反射
強度比の相異によって合成光路も変動し、焦点合わせの
誤差が生ずる欠点がある。即ち、半導体ウェハー表面に
被覆された膜が３３．０ｍ膜とアルミニウム（１’）膜
とでは反射率が大きく違って焦点合わせの距離が相異す
る問題もある。

（Ｃ）発明の目的 本発明の目的は、上記のような焦点合わせの位置誤差を
なくし、反射強度に影響されない表面位置検出方法を提
案するものである。

（（１）　　発明の溝数 このような［］的は、異なる波長をもった複数の光線を
側方よυ投射し、それら光線（レジスト膜に対し非感光
性の光線）の反射光のそれぞれの位置を検出し、その検
出位置よシ計算して正確な表面位置が検出される表面位
置検出方法で達成され、以下詳細に説明する。

（ｅ）　　発明の実施例 第３図は本発明にか＼る一実施例でおって、２つの波長
（λ、λ′）の光路を示し、入射角０】　で入射した光
路ＬＩＯはレジスト膜表面で反射する光路Ｌ　１．１　
と、レジスト膜１１内を透過し、半導体ウェハー４のＳ
ｉＯ，膜面（レジスト膜底面）で反射する光路とに分れ
るが、レジスト膜内では屈折率が光の波長によって異な
るから、波長λの光は屈折率θ８で屈折して光路Ｌ１２
を通って反射し、波長λ′の光は屈折率θ′２で屈折し
て光路ＴＪ１３を通って反射し、実際に検出される反射
光の位置はこれらの光路Ｌｌｌ　、Ｌ１２　、Ｔ、−＋
１３の合成光路である。

しかし、このように異なる波長λ、λ′をもった光の合
成光路からは反射強度に影響を受けないレジスト膜面か
らの光路ＴＪ　１１の位置を正しく補正して求めること
が可能となる。以下にそれを説明すると、第４図（ａ）
に波長λの光の光路をモデル図で示しており、レジスト
膜の屈折率ｎ＝−ｆｉηｉｔでちＳ、Ｌｎ　０２ す、光路ＴＪ　１１と光路Ｌ１２の距離ＤＩは２Ｘ　（
ｌｔａｎ　０２　Ｘ　（！Ｏ８θ１である。

したがって、２つの波長（λ、ス′）を用いた場合の光
路■・１１とＬ１２および光路丁、１１とＬｌ３の距離
Ｄ１．Ｄ２は ＤＩ　＝　２ａ　ｔａｎ　０２　×ＯＯ８０１Ｄ２　＝
　２（１，ｔａｎθ’　ｘ　ｃｏｓθ１（但しｄ、；レ
ジスト膜厚） となる（第４図（ｂ）参照）。実際には「ＪｌｌとＴＪ
１２及びＴＪ　ｌ　１とｌ１１３の合成された光路とし
て検出される強度比をａ：ｂとして、ＴＪ　１１の光路
を基準にすると、ＬｌｌとＬＩｓの合成光路はＬｌｌの
光路位置からＤ’ｌ　＝　−”−−Ｘ　２　ａ　ｔａｎ
θ２Ｃｏｓθ１ａ＋ｂ また、ＬｌｌとＬｌ、３の合成光路は同じくＬｌｌの光
路位置から ｒ、／２＝　’ｔ）　　Ｘ　２ｄ　ｔａｎθ’ヤｃｏＳ
Ｏ１＋ｉ＋Ｌ） の距離となる（第４図（ｃ）参照）。Ｌ　１　ｌとＴ、
１２の合成光路と、ＬｌｌとＬｌ３の合成光路との差は
、（Ｄ′２−Ｄｌ）となる（第４図（ｄ）＃照）。求め
ようとするものは凡＝柊宝ｐ　２　、　Ｄ’】＝　許口
Ｄ１であり、まが成り立つ・そのうち・ａ”＋’ｂ　（
Ｄ２−Ｄｌ）Ｉｄ、実際に測定できる関係値であシ、且
つ、 となって、ｔａｎθ’２　、　ｔａｎθ２は屈折率に依
存し、屈ｎ　ｘ　１，７　ｊｌ、ｎ’　、＝　１．．７
．Ｑ、、件し、２−０１　ｍｌｌｏとすれば、しだがっ
て、Ｌ１１＋Ｌ１１の合−−ｉ装置と、ＩＪ　Ｌｌ。

となる。

＋Ｌ１Ｂの合成光路位置との差ａＥｂ　（Ｄ２−０１）
が求められると、例えばｂ　　１）、を求めることがで
き、　′□α＋ｂ そのｌＤ２だけシフトした位置に反射光がくるａ十す ように補正すれば、正確な表面の位置検出をすることが
できる。

実用的には、１つの発光源よシ一定の入射角モｖｔ）ス
ト膜面に投光呟その反射光を２つに別ブてそれぞれ波長
λ、λ′の単波長光を透過させるレイｌシタを通して、
別々の光検出器で同時に受光してその位置を検出し、そ
の値から電算機によつヤレジスト膜表面からの反射位置
を算出して、その計算値よりステージを上下動させる方
法が採られる。

虻）発明の効果　　　　　　　　　　　　　　□　。

以上の実施例による説明から判るように、異なる波長を
もつ複数の光線で検出すると、反射強度比に関係なく、
半透明膜をもった試料の正確な表、′ｉ′ 面位置を検出することができる。したがって、本発明を
例えば縮小露光装置に適用すれば、露光精度が艮くなシ
、一層高精度なパターンを形成できる効果系あるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は縮小投影露光装置の自動焦点合わせ機構め概要
図゛、第２図は従来の１つの発光源から光線の光路図、
第３図は本発明にか−る２つの波長の光線の光路図、第
４図＜ａ）〜蛙）は本発明にか＼る、検出光路位置から
補正距離を求めるだめの参照用光路図である。 図中、１はレンズコラム、２は発光源、３・５は反射板
、４は半導体ウェハー、６は光検出器。 ７はステージ、１１はレジスト膜、１２はＳｉ、０ｇ膜
、Ｌｌｏは入射光の光路、Ｌｌｌはレジスト膜表面から
の反射光の光路、　Ｌｌｌ！、ＬｌＢはレジスト膜を透
過して半導体ウェハー面からの反射光の光路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半透明膜で表面が覆われた試料面の表面位置を検出する
   に際し、該醪料面の側方よシ所定角度で試料面に異なる
   波長をもった電数の光線を棹、射し、それら光線の反射
   光のそれぞれの位置を検量、し、該検出位置よシ計算し
   て正確、な表面装置を検出することを特徴とする表面位
   置検出方法。