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発明の名称 投影露光装置の焦点補正装置
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6−97044
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−247614
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 池上 透 / 小貫 勝則
要約 目的
本発明の目的は、常に高精度かつ安定に較正マークの結像位置を検出し、投影光学系の焦点位置補正を行う投影露光装置の焦点補正装置を提供することである。

構成
マスク1内のパターンを、投影光学系4を介して、ウエハ12上に露光することができる投影露光装置において、投影光学系4によるパターン内の較正マーク3の結像位置を検出する光電検出部8と、光電検出部8で得られた信号を処理するA/D変換器9と、投影光学系4と光電検出部8とのギャップを検出するギャップ検出器5と、各較正マーク位置でえられたギャップ量を格納及び処理するデータ処理系11を備えている。
特許請求の範囲
【請求項1】マスクのパターンを、投影光学系を介して、可動ステージ上の被投影基板に露光することができる投影露光装置において、前記投影光学系によって投影された前記パターン内の較正マーク像の結像位置を検出する光電検出部を前記可動ステージ上に設け、前記投影光学系と前記光電検出部とのギャップを検出する手段を設けた前記投影露光装置において、前記較正マーク像の結像位置を検出する際に、前記投影光学系と光電検出部とのギャップを検出,補正することを特徴とする投影露光装置の焦点補正装置。
【請求項2】請求項1において、前記投影光学系と光電検出部とのギャップを補正データとして格納し、較正マーク像の結像位置を検出する際に補正することを特徴とする投影露光装置の焦点補正装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSI製造用の投影露光装置にかかわり、特に微細なパターンを半導体基板上に露光する投影露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIパターンの微細化に対応する縮小投影レンズは、解像度を高めるために、開口数(NA)を大きくしたり、使用する光の波長の短波長化が図られている。このため縮小レンズの焦点深度は小さくなり、高精度な焦点位置合わせ技術が必要となっており、マスクパターン内に較正マークを設置し、このマーク像の結像位置を検出し、焦点位置補正を実現する必要がある。
【0003】従来の較正マーク像の結像位置検出は、マスクパターン内の較正マークの結像位置を計測するに際して、投影光学系と光電検出部のギャップを空気マイクロあるいは光学方式のギャップ検出器により検出し、ある基準値になるように設定し、この位置を基準として可動ステージ上に設けた光電検出部によって検出していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術においては、光電検出器を設けた可動ステージの焦点方向に対するピッチング及びマスクパターン内に設けた較正マークの配置位置により投影光学系と光電検出部とのギャップ変動に対して、考慮されておらず、焦点位置検出値に誤差が生じ、高精度な焦点補正を実現することができない。
【0005】本発明の目的は、前記可動ステージの焦点方向に対するピッチング及び較正マークの配置位置による投影光学系と光電検出部とのギャップ変動量を検出し、較正マークの結像位置検出に際して補正することにより、常に高精度かつ安定に較正マークの結像位置を検出し、投影光学系の焦点位置補正を行う投影露光装置の焦点補正装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明に係る投影露光装置の構成は、マスクパターンを、投影光学系を介して、ウエハ上に露光することができる投影露光装置において、投影光学系によるパターン内の較正マークの結像位置を検出する光電検出部と、光電検出部で得られた信号を処理するA/D変換器と、投影光学系と光電検出部とのギャップを検出するギャップ検出器と、各較正マーク位置でえられたギャップを格納及び処理するデータ処理系を備えたことである。
【0007】
【作用】前記可動ステージの焦点方向に対するピッチング及び較正マークの配置位置による投影光学系と光電検出部とのギャップ変動量を検出し、較正マークの結像位置検出に際して補正することにより、常に高精度かつ安定に較正マークの結像位置を検出し、投影光学系の焦点位置補正を行うことができる。
【0008】
【実施例】以下に本発明の1実施例を図1,図2を用いて説明する。
【0009】図1は本発明にかかわる縮小投影露光装置の焦点補正装置の概略図である。
【0010】図1の構成は、1は光源、2はマスク、3は較正マーク、4は投影光学系、5はギャップ検出器、6はXYZステージ、7は検出信号、8は光電検出部、9はA/D変換器、10は測長系、11はデータ処理系、12はウエハである。
【0011】ギャップ検出器5は、光電検出器8あるいはウエハ12と投影光学系4とのギャップ量を計測することができ、得られたギャップ量はデータ処理系11に保存することができる。さらに、ギャップ検出器5は前記ギャップ量を一定に維持するように測長系10を制御することができる。
【0012】次に図1を用いて、較正マーク3の結像位置の検出方法について説明する。
【0013】光源1からの照明光により、マスク2上の較正マーク3は投影光学系4を介して、あらかじめギャップ検出器5により光軸方向の基準位置に設定された光電検出部8上に像を形成する。光電検出部8の上面の中心には、照明光を透過させるための較正マーク3が設けられており、測長系10により、XYZステージ6を光軸方向に微小スキップ移動しながら、透過する光量を検出する。検出された光量はA/D変換機9により変換され、その検出信号7を2次近似処理することにより、較正マーク3の光軸方向の結像位置を検出することができる。
【0014】しかしながら、上記の基準位置はXYZステージ6の光軸方向に対するピッチングによる影響及び、光電検出器8の上面に傾斜がある場合には、較正マーク3の配置位置により投影光学系4と光電検出部8とのギャップが変動してしまい、補正が必要となる。この補正について図2を用いて以下に説明する。
【0015】光電検出部8の上面の中心Oが光軸上の基準位置20にあるときと、および光電検出部8の上面の中心Oを較正マーク3′の目標投影位置O′に移動したとき、すなわち光電検出器8の上面上の点Aが光軸上にあるとき、それぞれにおいて、投影光学系4と光電検出部5のギャップZo,ZAをギャップ検出器5で計測し、ギャップの差分△ZA をデータ処理系11に格納する。較正マーク3′の結像位置を検出する際には、基準位置に前記のギャップの差分△ZA を補正することによって、光電検出部の中心Oは基準位置20上に設定される。
【0016】このXYZステージ6の光軸方向に対するピッチングによる影響を含めた光電検出部8の傾斜の補正により、光電検出部8の上面の傾斜の影響を受けずに較正マーク3の結像位置を高精度に検出することができ、常に高精度な投影光学系の焦点補正を行うことができる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、XYZステージの焦点方向に対するピッチング及び較正マークの配置位置による投影光学系と光電検出部とのギャップ変動量を検出し、較正マークの結像位置検出に際して補正することにより、常に高精度かつ安定に較正マークの結像位置を検出し、投影光学系の焦点位置補正を行うことができる。また、投影光学系の像面の経時的な変化を監視することができる。




 

 


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