JPH01181520A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は露光装置に関し、特にＩＣ，ＬＳＩ等の集積回
路の製作において、マスク若しくはレチクル面上のパタ
ーンを投影光学系によりウェハ面上に投影露光する際に
好適な露光装置に関するものである。

（従来の技術） 一般にＩＣ，ＬＳＩ等の集積回路を製造する為の露光装
置においては、電子回路パターンを描いたマスクパター
ンを照明系により照明し、該マスクパターンを投影光学
系によりウェハ面上に投影し露光している。このような
光りソグラフイ技術に右いては、ウェハ面における解像
力の点からすると回折効果の小さい遠紫外領域の波長を
用いるのが有利となってくる。

しかしながら、投影光学系を構成する光学ガラスは遠紫
外領域における透過率が一般に低く、使用可能な光学ガ
ラスは現在のところ極めて少ない。

例えば、波長領域が２３０〜３３０ｎｍ程度の遠紫外領
域を比較的良好に透過する光学ガラスとしては石英とホ
タル石の２種類しかない。

このうちホタル石は加工性と均質性に問題がある為、遠
紫外領域の光学ガラスとしては現在のところ石英が主た
る材料となっている。

石英のみの単一ガラスで投影光学系を構成した場合、良
好なる色収差の補正ができない為、光源の発光スペクト
ル幅が拡がっていると、遠紫外領域の光を用いたにもか
かわらず、解像力がそれ程向上しなくなる。この為、露
光装置には遠紫外領域での発光スペクトル幅が狭い光束
を発振する光源が必要となってくる。

高出力で、しかも発光スペクトル幅の狭い遠紫外領域の
光束を発振する光源としてはエキシマレーザ−がある。

このエキシマレーザ−の発光スペクトル幅は通常０．５
　ｎｍ程度である為、このまま露光装置用の光源として
用いると色収差の影響が出てくる。この為、エキシマレ
ーザ−を露光装置用の光源として用いる場合にはスペク
トル幅の狭帯域化を行う必要がある。

エキシマレーザ−の狭帯域化は通常レーザー共振器内に
波長選択素子を組合せ、エキシマレーザ−の自然発光ス
ペクトル幅中の特定波長だけを強制的にレーザー発振さ
せることにより行う。

このような波長狭帯域化したエキシマレーザ−を露光用
の光源として用いた場合、露光途中において波長選択素
子に機械的振動や熱的膨張収縮等が加わると発振波長が
ズしてピント位置及び投影倍率がズして解像力が低下し
、更に解像寸法誤差が生じてくる場合がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は波長狭帯域化したエキシマレーザ−を露光装置
用の光源として用いた場合、露光途中でエキシマレーザ
−の発振波長が変化してもマスクパターンのウニ八面上
の各ショットにおけるフォーカス状態及び投影倍率の変
化等を良好に補正し、常に一定以上の解像力を有し及び
解像線幅寸法誤差の少ない投影パターン像が得られる露
光装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 照明系により照明されたマスクパターンを投影光学系に
よりウニ八面上に投影露光する露光装置において、前記
照明系の光源からの光の波長を検出する波長検出手段と
、該波長検出手段からの出力信号を利用して、前記投影
光学系の投影倍率と、前記マスクパターンの結像位置に
対する前記ウェハの相対的位置関係の少なくとも一方を
制御する制御手段とを設け・、前記制御手段は該制御を
前記マスクパターンのウニ八面上への投影露光毎に行う
ことである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の概略図である。本実施例で
は波長検出手段により光源からの光束の発振波長を検出
し、そのときの発振波長の値に応じて制御手段により露
光装置内のマスクパターンとウニへ面との相対的位置関
係を制御する場合を示している。

図中、１は狭帯域化したエキシマレーザ−等の光源、２
はハーフミラ−でエキシマレーザ−１からの光束をシャ
ッター３と波長検出手段５の２方向に分割している。４
は全反射ミラーでシャッター３を通過した光束を照明光
学系７に入射させている。照明光学系７は入射してきた
光束を拡大し、１５のレチクル上のマスク（回路）パタ
ーンを均一に照明している。１４はフィールドレンズ、
８はフィールドレンズ駆動部、９は投影光学系゛である
。投影光学系９はマスクパターンを所定の縮少倍率でス
テージ１４上に配置した１６のウニ八面上に投影してい
る。１０はＺステージ、１２はＸＹス≠−ジであり、こ
れら各ステージによりウェハを所定方向に駆動制御して
いる。１１は２ステ一ジ駆動部である。

本実施例ではシャッター３、全反射ミラー４、そして照
明光学系７は照明系の一要素を構成している。

波長検出手段５はハーフミラ−２で反射して入射してき
たエキシマレーザ−１からの光束の発振波長を、例えば
パルス１個又はパルス複数個で測定し、その測定結果を
ｃｐｕ　（シーケンスコントローラ）等から成る制御手
段１３に転送している。制御手段１３は波長検出手段５
からの測定結果、及び予め定められたシーケンに基づい
て測定波長において、投影光学系９の投影倍率が一定の
許容範囲内に入り、しかもフォーカス位置が焦点深度の
許容範囲内に入るように投影倍率に関してはフィールド
レンズ駆動部８、及びフォーカス位置に関しては２ステ
一ジ駆動部１１に各々制御信号を転送している。そして
フィールドレンズ駆動部８とＺステージ駆動部１１は制
御手段１３からの制御信号に基づいて各々フィールドレ
ンズ１４、Ｚステージを駆動している。

これにより本実施例ではエキシマレーザ−１からの光束
の発振波長が変化してもマスクパターンとウェハとの相
対的位置関係が予め設定された許容範囲内に常に入るよ
うにしている。

又、この種の露光装置において、面述の投影倍率やフォ
ーカス位置の変動に招く要因として、投影光学系９の周
囲の温度、気圧、湿度等の環境変化があることが知られ
ている。従って、これらのパラメータの内の少なくとも
１つを前記波長検出と同時にモニターしておき、波長情
報に加えて、温度、気圧、湿度の少なくとも１つの環境
情報に基づいてフィールドレンズ駆動部８及びＺステー
ジ駆動部１１の制御を行う。

又、本実施例ではフィールドレンズ１４、Ｚステージ１
０を用いて倍率の調整とウェハ１６の投影光学系９のフ
ォーカス位置への位置決めを行っているが、この他、口
ＳＰ４，６８７，３２２．４，６９０，５２８、及び４
，６９９，５０５等に開示されている種々の倍率及びピ
ント補正方法が適用可能である。そして、如何なる方法
を用いる場合であっても、本発明の波長検出装置からの
出力信号の使用と各露光位置（ショット）毎の制御の実
行を行うことにより、常時正確にマスクパターンを各露
光位置に転写できる。

本実施例において、ウェハ１６の投影光学系９の光軸方
向における位置は、不図示のエアマイクロセンサ、又は
光学式センサによりモニターされる。これらのウェハ１
６の位置センサに関しては前記のＵＳＰに記載されてお
り、ここでの詳細な説明は省略するが、ウェハ１６を担
持するＺステージ１０の上下方向（光軸方向）駆動制御
を行う場合、これらの位置センサからのウェハ位置信号
と前述の波長検出手段５からの出力信号に基づいて行う
。

第２図は本手段を用いた露光シーケンスを示している。

まずＳ−ｔでＸＹステージを露光位置（ウェハ１６上の
第１のショット）へ駆動する。

そしてＳ−２で露光直前のエキシマレーザ−の発振波長
を測定し、Ｓ−３でこの測定波長が予め設定された許容
範囲内にあるかどうかをチエツクし、許容範囲内にあれ
ばＳ−４で露光を行う。

又、許容範囲内にない場合はＳ−６で測定した波長の変
動量に伴い、先に述べた制御手段１３により露光時の投
影倍率及びフォーカスの補正を行い、Ｓ−２からＳ−３
の動作を繰り返す。そしてＳ−４で露光が終了したなら
ばＳ−５でＸＹステージを次の露光位置（ウェハ１６上
の第２のショット）へ駆動し、以上述べたＳ−１〜Ｓ−
６までの動作を緑返す。よって再露光直前に制御手段１
３により、投影倍率及びフォーカス位置の調整を常に高
精度に行うようにしている。

第３図、第４図は各々レーザーからの発振波長を検出す
る波長検出装置の一部分の概略図である。

第３図は凹レンズ３１と絞り３２を通過したレーザービ
ーム２３のエタロン３３によってできる縞を検出器とし
てのＣＣＤ３４面上に投影し、そのときの縞の間隔を信
号検出部３６により計測することによって、ある発振波
長からのズレ量を検出している。

第４図は絞り４１と拡大光学系４２を通過した光束をグ
レーティング４３に入射させ、このグレーティング４３
で通常の分光系を構成し、凸レンズ４４によって検出器
としてのＣＣＤ４５面上に集光させ、そのときの輝点の
位置を信号検出部４７より求めてレーザービーム２３の
波長を検出している。

又、波長検出装置は非常に厳しい精度が要求されている
。この為、例えば波長検出装置を構成する光学素子や検
出素子の、保持精度も厳しいものとなフている。例えば
、第３図に示す波長検出装置では２枚の素子３３の平行
度距離が重要となり、又＼、第４図に示す波長検出装置
のグレーティングを用いたものではグレーティングの保
持角度精度が重要となってくる。

又、レーザーからの発振波長は光路中の媒質によって直
接影響される。この為、波長検出部を通常の環境下に置
くと環境変化、例えば温度や気圧の変化によって、光学
素子と検出素子及びそれらの保持具の膨張収縮を招いた
り、又、光路中の媒質密度の変化によって波長安定化の
為の計測に誤差を生じせしめ、レーザーの発振波長を変
化させたりする。従って、波長検出装置は温度、気圧、
湿度等の周囲環境が一定に維持される状態にて使用する
のが好ましい。

尚、本実施例において波長検出手段５はエキシマレーザ
−１からの光束の発掘波長が測定することが出来る位置
なら、例えば照明光学系７の内部やシャッター３の一部
等どこに配置しても良い。

又、本実施例においてはエキシマレーザ−の他に狭帯域
の発振波長を放射する光源であれば、どのような光源で
あっても適用可能である。

（発明の効果） 本発明によれば露光装置用として用いるエキシマレーザ
−等の光源の発振波長が露光途中で変化してもマスクパ
ターンのウニ八面上における投影倍率やフォーカス状態
等を予め設定した許容範囲内に入れることができる為、
常に一定の解像力を°有し、しかも解像寸法誤差の少な
い投影パターン像が得られる露光装置を達成することが
できる。

特に露光毎にマスクパターンとウェハとの相対的位置関
係を調整すれば常に安定した投影パターン像の得られる
露光装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は本実施例
を用いた露光シーケンスのフローチャート、第３図、第
４図は波長検出装置の概略図である。 図中、１は光源、２はハーフミラ−１３はシャッター、
４は全反射ミラー、５は波長検出手段、６はシャッター
駆動部、７は照明光学系、８はフィールドレンズ駆動部
、９は投影光学系、１４はステージ、１３は制御手段、
１５はレチクル、１６はウェハである。 特許出願人　　キャノン株式会社 第２図 第　　　３　　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明系により照明されたマスクパターンを投影光
   学系によりウェハ面上に投影露光する露光装置において
   、前記照明系の光源からの光の波長を検出する波長検出
   手段と、該波長検出手段からの出力信号を利用して、前
   記投影光学系の投影倍率と、前記マスクパターンの結像
   位置に対する前記ウェハの相対的位置関係の少なくとも
   一方を制御する制御手段とを設け、前記制御手段は該制
   御を前記マスクパターンのウェハ面上への投影露光毎に
   行うことを特徴とする露光装置。