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縮小投影露光装置 - 株式会社日立製作所
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発明の名称 縮小投影露光装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97043
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−247609
出願日 平成4年(1992)9月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 大内 保夫
要約 目的
縮小投影露光装置において、ウェーハに全く損傷を与えずに、縮小率の誤差量を検出し補正することにある。

構成
上記の目的を達成するために本発明ではウェーハステージ3上でウェーハ6以外の位置に光電センサ5を、また、ステージ位置に測長器13X,13Y,13Zを設け、縮小率の誤差量を求めた。次に、前記誤差量をウェーハステージ3およびレティクルステージ17の光軸方向の駆動系19を移動することによって補正した。
特許請求の範囲
【請求項1】回路パターンが描かれたレティクルと、前記レティクルの上方向に位置し回路パターンを露光するための光源と、前記レティクルの下方向で前記レティクルと平行に位置するウェーハと、光軸に垂直な方向に移動可能で前記レティクルを載せたレティクルステージと、同様に前記ウェーハを載せたウェーハステージと、前記レティクルステージもしくはウェーハステージの相対的な位置を計測する測長系を具備し、レティクル上に設けた2つ以上のターゲットマークを露光光によりウェーハステージ上に結像させ、その結像位置から縮小率を算出し、算出された前記縮小率をウェーハステージおよびレティクルステージにフィードバックし、縮小率の誤差量を補正することを特徴とする縮小投影露光装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、縮小投影露光装置に関し、特に縮小レンズによって投影された像の縮小率を、高精度に測定し補正する縮小投影露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造工程中のリソグラフィプロセスにおいて、基板への露光に用いられる縮小投影露光装置は、縮小率を算出する方法として、光源から出た光を用いてレティクル上の回路パターンをレンズによってウェーハ上に露光し、露光後に、測長系を使用して結像位置を検出し、像の縮小率を算出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の縮小投影露光装置において、ウェーハ上に光源からの露光光を結像させて縮小率の誤差量を検出しているので、誤差量を検出するたびに、ウェーハになんらかの損傷を与えるという問題点があった。
【0004】本発明の目的は、上記のような問題点を解決するために、ウェーハステージ上でウェーハ以外の位置において、縮小率の誤差量を検出し補正することにより、ウェーハに全く損傷を与えないことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明では、レティクル上に設けたターゲットマークを露光光によりウェーハステージ上に投影結像させ、その結像位置をウェーハステージ上でウェーハ以外の位置に設けた光電センサとステージ位置測長系によって検出し、かつ、この検出動作をレティクル上の2点以上のパターンの投影像について各々行うことにより、像の縮小率を求める。次に、前記縮小率の誤差量をウェーハステージおよびレティクルステージの光軸方向の補正機構にフィードバックしてウェーハに全く損傷を与えずに適正なる縮小率を得られるようにした。
【0006】
【作用】上記の構成によれば、ウェーハステージの座標系を基準として、2つ以上のターゲットマークの投影位置を順次ウェーハステージ上の光電センサによって検出するのでレティクルステージとウェーハステージの座標系により像の縮小率を知ることができ、前記縮小率の誤差量をウェーハステージおよびレティクルステージの光軸方向の補正機構にフィードバックすることにより常に安定した像を得ることが可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の縮小投影露光装置に適用した実施例を図面を用いて説明する。縮小投影露光装置は、図1に示すように照明系4,レティクル2のパターンを縮小転写するための縮小レンズ1,ウェーハ6を吸着し露光位置に移動するウェーハステージ3,ウェーハ上のアライメントパターンマークを検出するためのパターン検出器12,装置全体の制御を行うメイン制御系16から主に構成されている。ウェーハステージ3の位置計測には、測長系13が使用されている。この測長系13は、光軸方向と光軸に垂直な方向の位置測定を行うものでありウェーハステージの位置決めもこの測長系のフィードバックにより行われる。又、光軸方向の位置決めについては、測長系13zにより測定及び制御が行われ、駆動は光軸方向の駆動系11zにより行われる。
【0008】レティクル2上のターゲットマークをウェーハステージ3上に投影結像し、その位置を検出するには図1に示すような光電センサユニット5をウェーハステージ3上に設ける。レティクル2上には、図2に示すような形状のターゲットマーク又はスリット上のターゲットマークを設けておく。ここで、図2(a)は、正方形を垂直あるいは水平方向に2つ並べたマークである。図2(b)は、正方形を格子上に複数個並べたマークである。図2(c)は、正方形を中心として、その外側に正方形の穴のあいた四角形を複数個並べたマークである。このレティクル2上のターゲットマークの投影像を、図3に示す光電センサユニット5内のセンサ10で光量変化として取り込む。センサ10上にはレティクル2上に設けたターゲットマークと同じ形状のターゲットマークを設けてあり、このユニット5を光軸と垂直な方向に走査することにより、図4に示すように投影パターン8の露光光が照射されている部分に対して検出系ユニット5の開口パターン7を矢印のように移動し開口パターン7′の位置に移動することになる。走査しながら検出出力を取り込んだ結果、図5に示すような検出出力を得ることが可能となる。この取り込みは、図6に示すように光電センサユニット5内のセンサ10の出力を検出信号処理部14を経由して、メイン制御系16内のA/D(アナログ/デジタル)変換器21にてデジタル信号に変換したあと、計算機22に取り込み、図5に示すような離散的にデータとして計算機22内で処理する。
【0009】このようにして取り込んだデータを基に投影パターン中心位置を求める方法としては、図7に示すような方法を用いることができる。まず図7(a)に示すように、取り込んだデータに対してスレッシュホールドレベル9を与え、そのレベルの前後のデータ4点又はそれ以上から、交点A,Bを求め、両者の中央値を投影パターンの中心位置として求めることができる。更に、他の方法として図7(b)に示すように、取り込んだデータの最大の値を中心に左右に数点のデータを用いて、2次曲線近似を行いその最大値を示した位置を投影パターンの中心位置として求めることができる。また、近似曲線は2次曲線とは限らない。
【0010】以上説明したような構成の露光装置において、レティクル2に設けたターゲットマークの位置を検出することにより、レティクル上のマークの大きさに対するウェーハステージ上に結像されたマークの縮小率を測定することが可能である。まず、レティクル2上に図8(a)に示すようにターゲットマークを設け、その投影パターン像位置を検出し、その検出位置を基に図8(b)に示す方法により像の縮小率を求めることができる。その方法とは、図8(a)に示すようにレティクル上の2つのターゲットマークのX方向の距離をlとし、図8(b)に示すように、ウェーハ上に投影されたターゲットマークのX方向の距離をl−Δlxとすると、X方向の縮小率誤差は、Δlxとなる。同様にY方向の縮小率誤差は、Δlyとなる。以上より、像の縮小率誤差は(Δlx+Δly)/2として求めることが出来る。
【0011】本発明では、このようにして得られた前記縮小率の誤差量を、測長系13zにフィードバックし、駆動系11zにより、ウェーハステージおよびレティクルステージにおいて、光軸方向の補正を行い、高精度な縮小像を実現するものである。
【0012】
【発明の効果】以上の本発明によれば、ウェーハステージ上でウェーハ以外の位置に光電センサを設置したことで、ウェーハに全く損傷を与えずに、像の縮小率を補正することができる。




 

 


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