JPS6147640A - 投影露光装置 - 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】 （発明の分野） 本発明は、半導体焼付用投影露光装置に関し、特に焼付
に関与しない光源を用いて露光時のピント合せをする半
導体焼付投影露光装置に関する。

（発明の背景） 近年、半導体素子、ＩＣ，ＬＳ　Ｉ、ＶＬＳ　Ｉ等のパ
ターンの微細化と高集積化の進歩はめざましくパターン
の線幅は１〜１．５μｍの時代へ進みつつある。パター
ンの微細化と高集積化を進めるに当っては、１〜１．５
μｍの微細パターンの焼付け・を可能にする焼付性能、
ピント合せ性能、および複数工程に渡る各パターンを焼
付線幅の数分の１の精度で正確に７ライメントする性能
を有し、ウェハに欠陥を発生させることが少なく、かつ
生産性が高い露光装置が必要とされる。

これらの要求に応えるべく、各種方式の縮小投影露光装
置（以下、「ステッパ」という）が開発されている。

ステッパの投影光学系はレンズ光学系゛で構成されてお
り、光源としては超高圧水銀灯のｅ線、ｈ線、ｉ線等が
使用されている。ステッパ用の微細パターン焼付用の投
影レンズ光学系の収差補正は２波長または単波長につい
てしか補正できず、１〜１．５μｍの高解像力を達成す
るためにはｅ線、ｈ線、ｉ線等のスペクトルの広がりが
解像力の低下の原因になるという問題がある。第１図に
ｅ線とｅ線（ｇ線以外の任意の波長で例えばｈ線または
ｉ線）による２波長補正およびＱ線単波長補正の投影光
学系の色収差補正曲線を示すが、所望の解像力を得るた
めには同図において色収差曲線の使用波長で勾配ｔａｎ
αを小さい値にしなければならない。このため現在実用
化されているステッパ゛用投影光学系の露光時の使用波
長は９線単波長、ｈ線単波長、ｉ線単波長およびｅ線と
ｉ線の２波長となっている。

以上述べたようにステッパは主性能の１つである微細パ
ターン焼付けを目的とするため投影光学系の露光時に使
用波長が制限され、投影露光系を介してピント合せする
場合も使用波長が制限される。また露光光でピント合せ
をする場合はウェハ上に欠陥を生じる危険性が大きいた
め、従来のステッパにおいては、ピント合せはこの制限
の中で投影レンズ系を介さずに投影レンズ系鏡筒に付加
されたエアーセンサ等により投影レンズ面とウェハ間距
離を測定しピント合せを行なう方法が用いられている。

また他の方法として露光光の波長以外の波長を用い投影
レンズ系を介さず別光学系を用いて投影レンズ面とウェ
ハ間距離を測定しピント合せをする方法も知られている
。

しかしながら、上記従来のステッパのピント合せ方法に
は以下の問題点がある。

■上記いずれの方法においても、光源の輻射熱、または
光の通過に伴う投影レンズ系の発熱等の環境変化による
投影光学系の変化により投影光学系のピント位置が変化
しピントずれが生じる。

またこのような環境変化要因を排除するためには非常に
長いウオーミング時間が必要となる＝■上記いずれの方
法においても、投影レンズ系、特に鏡筒、レンズ間隔等
が経時変化するため投影光学系のピント位置が変化しピ
ントずれが生じる。

■投影光学系の焼付波長の制限を受けない各種レーザ光
により別光学系を用いるレーザビーム測長手段では、ウ
ェハ面形状の影響を受けやすい。

■エアセンサ等の測長手段では、投影レンズの中心が直
接測定できないことによる誤差が生じピント位置誤差を
生じる。

（発明の目的） 本発明は、上述の従来技術の欠点を除去するためになさ
れたもので、温度等の環境変化、投影光学系の経時変化
およびウェハ面形状等に影響されにくい高精度なピント
合せを可能とし、ウオーミング時間を短縮し、焼付はパ
ターンの観察もできる投影露光装置を提供することを目
的とする。

（発明の概要） 本発明は、上記目的を達成するために、焼付けに関与し
ない波長の光源を用い投影光学系を介してピント合せを
行ない、その後露光光によるピント位置に補正すること
を特徴とする。

（実施例の説明） 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明を適用した投影露光装置の概略図である
。同図において、１は本体ベース、２は本体ベース１の
上に搭載されたｘ−Ｙステージ、３はウェハ保持用ウェ
ハチャック、４はウェハチャック３の駆動用ピエゾ、５
はＱ線単波長補正投影光学系、６は投影光学系を支持す
るサドル、７はフォトマスクステージ、８はフォトマス
ク、９はレジストと反応しない波長λの光源を有するビ
′ント位Ｕ検出部、１０は露光用光源を有する照明光学
系、１１はピエゾをコントロールするコントローラ、１
２はコントローラの命令を伝達するケーブル、および１
３はウェハである。

同図において、まずピント位置検出部９よりビント位置
検出光を投影光学系５を介してウェハ１３に照射すると
ともにピエゾ４を振動させピント位置が合った瞬間にピ
エゾ４を停止させることにより、ピント位置検出光によ
るピント位置に位置決めする。

次に、照明系１０による露光に先立って、ピント位置検
出光によるピント位置と露光光によるピント位置との差
分だけ補正する。すなわち、コントローラ１１がケーブ
ル１２を介しΔノに対応するオフセット値だけピエゾ４
に加電しウェハ１３を露光用９線のピント位置に位置決
めする。ここで、Δノは、第１図に示すように投影光学
系５にピント位置検出光λ１を照射した時の露光用ｅ線
のピント位置に対するピントずれ量であって、事前に厳
密に実測、または予め光学設計で計算された値である。

このように位置決めした後アライメントおよび露光を行
なうが、アライメントはピント合せ前もしくは補正前に
行なってもよい。

なお、実施例においては、ピエゾを動かすことによりウ
ェハを動かしてピント位置合せおよび補正を行なってい
るが、本発明においてはマスク、ウェハおよび投影光学
系のいずれか、もしくはこれらのいずれの組合せを動か
してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、焼付けに関与しな
い光を用い投影レンズ系を介してピント合ゼを行なうこ
とにより以下の効果を奏する。

■温度等の環境変化、投影光学系の経時変化に影響され
にくいピント合せが可能となる。

■つＡ−ミング時間を短縮することができる。

■ウェハ面の形状に影響されにくく、より正確なピント
合ぜができる。

■焼付はパターンの観察もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｅ線とｅ線の２波長補正およびＱ線単波長補正
の投影光学系の色収差補正曲線を示す図、並びに第２図
は本発明を用いた投影露光装置の概略図である。 Ｑ・・・ｇ線、ｅ・・・ｅ線のスペクトル、λ１・・・
ピント位置検出光の波長、 Δノ・・・ピントずれ量、１・・・本体ベース、２・・
・Ｘ−Ｙステージ、３・・・ウェハチャック、４・・・
ピエゾ、５・・・投影光学系、６・・・サドル、７・・
・フォトステージ、８・・・フォトマスク、９・・・ピ
ント位置検出部、１０・・・照明光学系、１１・・・コ
ントローラ、１２・・・ケーブル、１３・・・ウェハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、情報パターンを有する原板と、情報パターンを記録
   する担体と、原板を担体に投影する投影光学系とを有し
   、原板と担体とをアライメントした後、露光を行なう投
   影露光装置であって、焼付けに関与しない波長の光源を
   持つピント位置検出手段を備え、ピント位置検出光の波
   長で投影光学系を介した原板パターンの像面位置に担体
   を合せた後、露光光の波長での投影光学系を介した原板
   パターンの像面位置に担体をピント合せするため、露光
   に先立つて原板と投影光学系と担体の相互位置を上記投
   影光学系のピント位置検出光の波長におけるピント位置
   と上記露光光によるピント位置との差分だけ補正する手
   段を有することを特徴とする投影露光装置。 ２、前記ピント合せ及び補正をアライメントに先立って
   行なう特許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。 ３、前記原板がフォトマスクであり、前記担体が半導体
   ウェハである特許請求の範囲第１または２項記載の投影
   露光装置。