JPH0869963A - 投影露光装置及び該投影露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法 - Google Patents
投影露光装置及び該投影露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法Info
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- JPH0869963A JPH0869963A JP6221754A JP22175494A JPH0869963A JP H0869963 A JPH0869963 A JP H0869963A JP 6221754 A JP6221754 A JP 6221754A JP 22175494 A JP22175494 A JP 22175494A JP H0869963 A JPH0869963 A JP H0869963A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 投影光学系の光学特性の変動量を正確に検出
する。 【構成】 投影レンズ系４によりレチクル２のデバイス
パターンをウエハー５上に投影することにより前記投影
レンズ系４に生じる結像面位置の変動量と投影倍率の変
動量とを検出する光学特性補正手段２４を有し、前記レ
チクル２のデバイスパターンからの光の前記レチクル近
傍における強度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍にお
ける強度分布を光検出器２１、２２により検出し、前記
光学特性補正手段２４で各変動量を計算する時に、前記
光検出手段により検出した各光強度分布に応じたパラメ
ーターを使用する。
する。 【構成】 投影レンズ系４によりレチクル２のデバイス
パターンをウエハー５上に投影することにより前記投影
レンズ系４に生じる結像面位置の変動量と投影倍率の変
動量とを検出する光学特性補正手段２４を有し、前記レ
チクル２のデバイスパターンからの光の前記レチクル近
傍における強度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍にお
ける強度分布を光検出器２１、２２により検出し、前記
光学特性補正手段２４で各変動量を計算する時に、前記
光検出手段により検出した各光強度分布に応じたパラメ
ーターを使用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置及び該投影
露光装置を用いてＩＣ、ＬＳＩ、ＣＣＤ、液晶素子、磁
気ヘッド等のデバイスを製造するデバイス製造方法に関
する。
露光装置を用いてＩＣ、ＬＳＩ、ＣＣＤ、液晶素子、磁
気ヘッド等のデバイスを製造するデバイス製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ製
造用の投影露光装置は、投影露光を繰り返す時に投影光
学系が露光光のエネルギーの一部を吸収して加熱された
りその後放熱したりするために生じる投影光学系の結像
面の位置の変動量や投影倍率の変動量を、投影光学系固
有の時定数に加えレチクルパターンを通過する光の総光
量と露光に要した時間と露光と露光間の時間をパラメー
タとした計算式を用いて検出し、これらの変動量を補正
するようウエハーステージ駆動や投影光学系のレンズ駆
動及びレンズ間の圧力制御をしていた。
造用の投影露光装置は、投影露光を繰り返す時に投影光
学系が露光光のエネルギーの一部を吸収して加熱された
りその後放熱したりするために生じる投影光学系の結像
面の位置の変動量や投影倍率の変動量を、投影光学系固
有の時定数に加えレチクルパターンを通過する光の総光
量と露光に要した時間と露光と露光間の時間をパラメー
タとした計算式を用いて検出し、これらの変動量を補正
するようウエハーステージ駆動や投影光学系のレンズ駆
動及びレンズ間の圧力制御をしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レチク
ルパターンを通過する光の総光量が同じでも、パターン
の種類が異なるレチクルを用いる場合や位相シフトレチ
クルを用いる場合や照明光学系の斜入射照明方法等を使
用する場合、投影光学系の光学素子の光量分布が異なる
為投影光学系の光学特性の変動具合が異なり、従来の計
算式を用いた方法では、投影光学系の結像面位置や投影
倍率等の光学特性の変動量を正確に検出補正できないこ
とが判明した。この原因は、投影光学系の光学素子の光
量分布が異なり、投影光学系の温度分布が変わることに
ある。
ルパターンを通過する光の総光量が同じでも、パターン
の種類が異なるレチクルを用いる場合や位相シフトレチ
クルを用いる場合や照明光学系の斜入射照明方法等を使
用する場合、投影光学系の光学素子の光量分布が異なる
為投影光学系の光学特性の変動具合が異なり、従来の計
算式を用いた方法では、投影光学系の結像面位置や投影
倍率等の光学特性の変動量を正確に検出補正できないこ
とが判明した。この原因は、投影光学系の光学素子の光
量分布が異なり、投影光学系の温度分布が変わることに
ある。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】本発明の目的は投影光学系
の光学特性の変動量を正確に検出補正することができる
投影露光装置と該投影露光装置を用いてデバイスを製造
するデバイス製造方法を提供することにある。
の光学特性の変動量を正確に検出補正することができる
投影露光装置と該投影露光装置を用いてデバイスを製造
するデバイス製造方法を提供することにある。
【０００５】この目的を達成するために、本発明の投影
露光装置は、投影光学系によりレチクルパターンを基板
上に投影することにより前記投影光学系に生じる光学特
性の変動量を検出する光学特性検出手段と、前記レチク
ルパターンからの光の前記レチクルの結像面における強
度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍における強度分布
の少なくとも一方を検出する光検出手段とを有し、前記
光学特性補正手段は前記光検出手段により検出した強度
分布に応じて前記光学特性の変動量を検出することを特
徴とする。
露光装置は、投影光学系によりレチクルパターンを基板
上に投影することにより前記投影光学系に生じる光学特
性の変動量を検出する光学特性検出手段と、前記レチク
ルパターンからの光の前記レチクルの結像面における強
度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍における強度分布
の少なくとも一方を検出する光検出手段とを有し、前記
光学特性補正手段は前記光検出手段により検出した強度
分布に応じて前記光学特性の変動量を検出することを特
徴とする。
【０００６】この目的を達成するために、本発明の他の
投影露光装置は、投影光学系によりレチクルパターンを
基板上に投影することにより前記投影光学系に生じる光
学特性の変動量を検出する光学特性検出手段と前記光学
特性検出手段の出力に応じて前記投影光学系の光学特性
の変動を実質的に補正する光学特性補正手段とを有する
投影露光装置において、前記レチクルパターンからの光
の前記レチクル近傍あるいは前記レチクルの結像面近傍
における強度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍におけ
る強度分布の少なくとも一方を検出する光検出手段を有
し、前記光学特性補正手段は前記光検出手段により検出
した強度分布に応じて前記光学特性の変動量を検出する
ことを特徴とする。
投影露光装置は、投影光学系によりレチクルパターンを
基板上に投影することにより前記投影光学系に生じる光
学特性の変動量を検出する光学特性検出手段と前記光学
特性検出手段の出力に応じて前記投影光学系の光学特性
の変動を実質的に補正する光学特性補正手段とを有する
投影露光装置において、前記レチクルパターンからの光
の前記レチクル近傍あるいは前記レチクルの結像面近傍
における強度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍におけ
る強度分布の少なくとも一方を検出する光検出手段を有
し、前記光学特性補正手段は前記光検出手段により検出
した強度分布に応じて前記光学特性の変動量を検出する
ことを特徴とする。
【０００７】前記光学特性検出手段は、前記投影光学系
による前記レチクルパターンの結像面の変動量と投影倍
率の変動量の少なくとも一方を検出補正する。前記光学
特性補正手段は、前記投影光学系による前記レチクルパ
ターンの結像面の変動量と投影倍率の変動量の少なくと
も一方を補正する。また好ましくは、双方の手段が、前
記投影光学系による前記レチクルパターンの結像面の変
動量と投影倍率の変動量を、夫々、検出、補正の対象と
する。
による前記レチクルパターンの結像面の変動量と投影倍
率の変動量の少なくとも一方を検出補正する。前記光学
特性補正手段は、前記投影光学系による前記レチクルパ
ターンの結像面の変動量と投影倍率の変動量の少なくと
も一方を補正する。また好ましくは、双方の手段が、前
記投影光学系による前記レチクルパターンの結像面の変
動量と投影倍率の変動量を、夫々、検出、補正の対象と
する。
【０００８】前記光検出手段には、前記レチクルの結像
面における光強度分布を検出するよう前記投影光学系に
よる前記レチクルの結像面近傍に光検出面を備え、前記
レチクルパターンと投影光学系を通過した光を検出する
第１の光検出手段と、前記投影光学系の瞳面近傍におけ
る光強度分布を検出するよう前記投影光学系による前記
レチクルの結像面から離れた位置に光検出面を備え、前
記レチクルパターンと投影光学系を通過した光を検出す
る第２の光検出手段を有する形態がある。
面における光強度分布を検出するよう前記投影光学系に
よる前記レチクルの結像面近傍に光検出面を備え、前記
レチクルパターンと投影光学系を通過した光を検出する
第１の光検出手段と、前記投影光学系の瞳面近傍におけ
る光強度分布を検出するよう前記投影光学系による前記
レチクルの結像面から離れた位置に光検出面を備え、前
記レチクルパターンと投影光学系を通過した光を検出す
る第２の光検出手段を有する形態がある。
【０００９】前記光検出手段には、前記レチクルの結像
面近傍に配置したピンホールを備える遮光板を介して前
記レチクルパターンと前記投影光学系を通過してきた光
を検出するべく前記レチクルの結像面から離れた位置に
配列した多数個の光電変換素子を備え、前記遮光板と多
数個の光電変換素子は前記結像面に沿って一体的に移動
可能であり、前記多数個の光電変換素子の出力分布から
前記投影光学系の瞳面近傍における光強度分布を検出
し、前記多数個の光電変換素子の出力和から前記レチク
ル近傍における光強度を検出する形態がある。
面近傍に配置したピンホールを備える遮光板を介して前
記レチクルパターンと前記投影光学系を通過してきた光
を検出するべく前記レチクルの結像面から離れた位置に
配列した多数個の光電変換素子を備え、前記遮光板と多
数個の光電変換素子は前記結像面に沿って一体的に移動
可能であり、前記多数個の光電変換素子の出力分布から
前記投影光学系の瞳面近傍における光強度分布を検出
し、前記多数個の光電変換素子の出力和から前記レチク
ル近傍における光強度を検出する形態がある。
【００１０】本発明では、この投影露光装置を用いてレ
チクルのデバイスパターンをシリコンウエハー、ガラス
基板等の加工片上に転写し、ＩＣ、ＬＳＩ、ＣＣＤ、液
晶素子、磁気ヘッド等のデバイスを正確に製造すること
ができる。
チクルのデバイスパターンをシリコンウエハー、ガラス
基板等の加工片上に転写し、ＩＣ、ＬＳＩ、ＣＣＤ、液
晶素子、磁気ヘッド等のデバイスを正確に製造すること
ができる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示し、ＩＣ、Ｌ
ＳＩ、ＣＣＤ、液晶素子、磁気ヘッド等のデバイスを製
造するためのステップアンドリピート型投影露光装置を
示す概略図である。
ＳＩ、ＣＣＤ、液晶素子、磁気ヘッド等のデバイスを製
造するためのステップアンドリピート型投影露光装置を
示す概略図である。
【００１２】図１において、１は照明系、２はデバイス
パターンが形成されたレチクル、３はレチクルステー
ジ、４はレチクル２のデバイスパターンを縮小投影する
投影レンズ系、５はデバイスパターンが投影され転写さ
れるウエハー、６はウエハー５を保持し光軸２５の方向
に動くウエハーチャック、７はウエハーチャック６を保
持して光軸２５と直交する平面に沿って２次元的に動く
ＸＹステージ、８は投影レンズ４やＸＹステージ７が置
かれる定盤を示す。
パターンが形成されたレチクル、３はレチクルステー
ジ、４はレチクル２のデバイスパターンを縮小投影する
投影レンズ系、５はデバイスパターンが投影され転写さ
れるウエハー、６はウエハー５を保持し光軸２５の方向
に動くウエハーチャック、７はウエハーチャック６を保
持して光軸２５と直交する平面に沿って２次元的に動く
ＸＹステージ、８は投影レンズ４やＸＹステージ７が置
かれる定盤を示す。
【００１３】９は照明系１の絞りを示し、絞り９は、開
口の大きさと形状が可変である。１０は絞り９の開口の
大きさと形状を変え、開口数（ＮＡ）を変えるための駆
動装置である。１１は投影レンズ系４のレンズを示し、
レンズ１１は光軸２５方向に動く。１２はレンズ１１を
光軸２５の方向に動かし、その位置を変えることにより
投影レンズ系４の投影倍率を変えるための駆動装置であ
る。１３は投影レンズ系４の絞り（瞳）を示し、絞り１
３は絞り９と光学的に共役な位置にあり、開口の大きさ
が可変である。１４は絞り１３の開口の大きさを変え、
開口数（ＮＡ）を変える駆動装置である。
口の大きさと形状が可変である。１０は絞り９の開口の
大きさと形状を変え、開口数（ＮＡ）を変えるための駆
動装置である。１１は投影レンズ系４のレンズを示し、
レンズ１１は光軸２５方向に動く。１２はレンズ１１を
光軸２５の方向に動かし、その位置を変えることにより
投影レンズ系４の投影倍率を変えるための駆動装置であ
る。１３は投影レンズ系４の絞り（瞳）を示し、絞り１
３は絞り９と光学的に共役な位置にあり、開口の大きさ
が可変である。１４は絞り１３の開口の大きさを変え、
開口数（ＮＡ）を変える駆動装置である。
【００１４】１５、１６はウエハー５の表面の光軸２５
方向に関する位置（高さ）を検出するための装置を示
し、１５はウエハー５を照明する照明装置、１６はウエ
ハー５の表面からの反射光を受け、ウエハー５の表面の
位置に応じた信号を出力する受光装置である。１７は装
置１５、１６を制御する装置である。
方向に関する位置（高さ）を検出するための装置を示
し、１５はウエハー５を照明する照明装置、１６はウエ
ハー５の表面からの反射光を受け、ウエハー５の表面の
位置に応じた信号を出力する受光装置である。１７は装
置１５、１６を制御する装置である。
【００１５】１８はＸＹステージ７上に固設された反射
鏡、１９は反射鏡１８の反射面にレーザー光を当ててＸ
Ｙステージ７の変位量を検出するレーザー干渉計、２０
はレーザー干渉計の出力を受け、ＸＹステージ７の移動
を制御する駆動装置を示す。尚、駆動装置２０は制御装
置１７を介してウエハー５の表面の高さに関する情報を
受け、ウエハーチャック６を光軸方向に動かすことによ
り、ウエハー５の表面を投影レンズ系４によるレチクル
２のデバイスパターンの結像面に合致させる。
鏡、１９は反射鏡１８の反射面にレーザー光を当ててＸ
Ｙステージ７の変位量を検出するレーザー干渉計、２０
はレーザー干渉計の出力を受け、ＸＹステージ７の移動
を制御する駆動装置を示す。尚、駆動装置２０は制御装
置１７を介してウエハー５の表面の高さに関する情報を
受け、ウエハーチャック６を光軸方向に動かすことによ
り、ウエハー５の表面を投影レンズ系４によるレチクル
２のデバイスパターンの結像面に合致させる。
【００１６】２１は中央にピンホールを備える遮光板、
２２はＣＣＤ等の光電変換素子アレイ（以下、『ＣＣＤ
２２』と記す。）を示し、遮光板２１の表面はウエハー
５の表面と同じ高さに設定されており、投影光学系４に
よるレチクル２のデバイスパターンの結像面の近傍にあ
る。また、ＣＣＤ２２は遮光板２１のピンホールを通過
した光を受けるよう遮光板２１の下方の所定量離れた位
置に置いてある。
２２はＣＣＤ等の光電変換素子アレイ（以下、『ＣＣＤ
２２』と記す。）を示し、遮光板２１の表面はウエハー
５の表面と同じ高さに設定されており、投影光学系４に
よるレチクル２のデバイスパターンの結像面の近傍にあ
る。また、ＣＣＤ２２は遮光板２１のピンホールを通過
した光を受けるよう遮光板２１の下方の所定量離れた位
置に置いてある。
【００１７】ＣＣＤ２２の位置は、投影光学系４の絞り
１３の開口におけるレチクル２のデバイスパターンから
の回折光の光強度分布に対応した光強度分布が生じる位
置である。また、遮光板２１とＣＣＤ２２は一体的にＸ
Ｙステージ７上に固設されており、ＸＹステージ７を動
かすことにより、遮光板２１のピンホールをデバイスパ
ターンの結像面内の複数の位置に位置付け、各位置にお
いて光強度や光強度分布を検出できる。
１３の開口におけるレチクル２のデバイスパターンから
の回折光の光強度分布に対応した光強度分布が生じる位
置である。また、遮光板２１とＣＣＤ２２は一体的にＸ
Ｙステージ７上に固設されており、ＸＹステージ７を動
かすことにより、遮光板２１のピンホールをデバイスパ
ターンの結像面内の複数の位置に位置付け、各位置にお
いて光強度や光強度分布を検出できる。
【００１８】２３はＣＣＤ２２を駆動し、ＣＣＤ２２か
らの出力を受け、結像面に形成されているデバイスパタ
ーン像の光強度分布（レチクル２のデバイスパターンを
通過した光のレチクル２近傍における強度分布に対
応。）や、ＣＣＤ２２の受光面上に形成されている絞り
１３の開口における光強度分布（投影光学系４の瞳の光
強度分布）を検出する制御装置を示す。
らの出力を受け、結像面に形成されているデバイスパタ
ーン像の光強度分布（レチクル２のデバイスパターンを
通過した光のレチクル２近傍における強度分布に対
応。）や、ＣＣＤ２２の受光面上に形成されている絞り
１３の開口における光強度分布（投影光学系４の瞳の光
強度分布）を検出する制御装置を示す。
【００１９】デバイスパターン像の光強度分布は、ＸＹ
ステージ７を動かすことにより遮光板２１のピンホール
をデバイスパターンの結像面内の複数の位置に位置付
け、各位置におけるＣＣＤ２２の各画素の出力和を検出
することにより得、絞り１３の開口における光強度分布
は、ＸＹステージ７を動かすことにより遮光板２１のピ
ンホールをデバイスパターンの結像面内の複数の位置に
位置付けた時のＣＣＤ２２の出力から得られる光強度分
布の平均値として得る。
ステージ７を動かすことにより遮光板２１のピンホール
をデバイスパターンの結像面内の複数の位置に位置付
け、各位置におけるＣＣＤ２２の各画素の出力和を検出
することにより得、絞り１３の開口における光強度分布
は、ＸＹステージ７を動かすことにより遮光板２１のピ
ンホールをデバイスパターンの結像面内の複数の位置に
位置付けた時のＣＣＤ２２の出力から得られる光強度分
布の平均値として得る。
【００２０】また、制御装置２３はＣＣＤ２３の出力か
ら、デバイスパターン像の光強度分布と共にレチクル２
のデバイスパターンを通過した光の総光量に対応する情
報も得る。
ら、デバイスパターン像の光強度分布と共にレチクル２
のデバイスパターンを通過した光の総光量に対応する情
報も得る。
【００２１】２４は、各装置１０、１２、１４、１７、
２０、２３を制御する主制御装置であり、主制御装置２
４には、照明系１の不図示の露光制御用シャッターの開
閉時間、即ち露光に要した時間ｔと露光と露光間の時間
ｔ’と、装置２３からのデバイスパターン像の光強度分
布、絞り１３の開口における光強度分布及びデバイスパ
ターンを通過した光の総光量の夫々に対応する情報とが
入力される。
２０、２３を制御する主制御装置であり、主制御装置２
４には、照明系１の不図示の露光制御用シャッターの開
閉時間、即ち露光に要した時間ｔと露光と露光間の時間
ｔ’と、装置２３からのデバイスパターン像の光強度分
布、絞り１３の開口における光強度分布及びデバイスパ
ターンを通過した光の総光量の夫々に対応する情報とが
入力される。
【００２２】図１の露光装置にレチクル２が設置され、
装置１２、１４により絞り９、１３の開口の大きさや形
状が決められ、ウエハー５上の各ショット及び複数のウ
エハーに対して繰り返し露光が行われる時、制御装置２
４は、以下の式（１）、（２）に基づいて、繰り返し露
光に伴う投影レンズ系４によるデバイスパターンの結像
面の位置の変動量ΔＦと繰り返し露光に伴う投影レンズ
系４によるデバイスパターンの投影倍率の変動量Δβを
計算する。
装置１２、１４により絞り９、１３の開口の大きさや形
状が決められ、ウエハー５上の各ショット及び複数のウ
エハーに対して繰り返し露光が行われる時、制御装置２
４は、以下の式（１）、（２）に基づいて、繰り返し露
光に伴う投影レンズ系４によるデバイスパターンの結像
面の位置の変動量ΔＦと繰り返し露光に伴う投影レンズ
系４によるデバイスパターンの投影倍率の変動量Δβを
計算する。
【００２３】この計算は、従来の補正式を回折光の光強
度分布に依存するパラメータを追加して変形した式を用
いる。
度分布に依存するパラメータを追加して変形した式を用
いる。
【００２４】 ΔＦ＝ΔＦ１＋ΔＦ２ ・・・（１） △Ｆ１＝ＳＦ・ＱＤ・Ｄａ・Ｄｂ・ＤＴ △Ｆ２＝−△Ｆ’・ｅｘｐ（−ｋF ・ｔ） Δβ＝Δβ１＋Δβ２ ・・・（２） △β１＝ＳＢ・ＱＤ・Ｄａ・Ｄｂ・ＤＴ △β２＝−△β’・ｅｘｐ（−ｋB ・ｔ）
【００２５】ここで、ＳＦ、ＳＢは比例定数、ＱＤはデ
バイスパターンを通過した光の総光量に対応するパラメ
ーター、Ｄａはデバイスパターン像の光強度分布（レチ
クル２のデバイスパターンの光透過率の分布）に依存す
るパラメータ、Ｄｂは絞り１３の開口における光強度分
布（レチクル２からの光の投影光学系４の瞳面での光強
度分布）に依存するパラメーターであり、ｋF 、ｋB は
投影レンズ系４の熱伝導を表わすパラメータ、ＤＴは計
算の単位時間の間にシャッターが開いていた時間の割合
である。△Ｆ’、△β’はそれぞれ１つ前の単位時間に
計算された投影レンズ系の結像面の位置の変動量と倍率
の変動量である。ΔＦ１、Δβ１は投影レンズ系４の熱
吸収による単位時間当たりの変動量、ΔＦ２、Δβ２は
投影レンズ系４の放熱による単位時間当たりの変動量で
ある。また、ΔＦ２、Δβ２を複数の項の線形結合とし
て表わすことも可能である。尚、Ｄａ、Ｄｂは、各種光
強度分布に対応させて実験等により予め決められ、装置
２４に記憶しておいた複数個のデーターの内の一つので
ある。
バイスパターンを通過した光の総光量に対応するパラメ
ーター、Ｄａはデバイスパターン像の光強度分布（レチ
クル２のデバイスパターンの光透過率の分布）に依存す
るパラメータ、Ｄｂは絞り１３の開口における光強度分
布（レチクル２からの光の投影光学系４の瞳面での光強
度分布）に依存するパラメーターであり、ｋF 、ｋB は
投影レンズ系４の熱伝導を表わすパラメータ、ＤＴは計
算の単位時間の間にシャッターが開いていた時間の割合
である。△Ｆ’、△β’はそれぞれ１つ前の単位時間に
計算された投影レンズ系の結像面の位置の変動量と倍率
の変動量である。ΔＦ１、Δβ１は投影レンズ系４の熱
吸収による単位時間当たりの変動量、ΔＦ２、Δβ２は
投影レンズ系４の放熱による単位時間当たりの変動量で
ある。また、ΔＦ２、Δβ２を複数の項の線形結合とし
て表わすことも可能である。尚、Ｄａ、Ｄｂは、各種光
強度分布に対応させて実験等により予め決められ、装置
２４に記憶しておいた複数個のデーターの内の一つので
ある。
【００２６】この計算は単位時間ごとに順次繰り返して
行なわれる。従って、計算により得られる変動量は、包
絡線が自然対数の関数で表わせられる曲線を描いて変化
していく。
行なわれる。従って、計算により得られる変動量は、包
絡線が自然対数の関数で表わせられる曲線を描いて変化
していく。
【００２７】本実施例では、ウエハー５上の各ショット
を露光する度に、上記（１）、（２）式を用いてデバイ
スパターンの結像面の位置の変動量ΔＦと投影倍率の変
動量Δβを計算し、装置１２、１７、２０を用いて、デ
バイスパターンの結像面の位置の変動量ΔＦと投影倍率
の変動量Δβが補正されるよう、レンズ１１の位置を調
整し且つウエハー５の表面の位置を調整する。ウエハー
５の表面は、投影レンズ系４のデバイスパターンの元の
結像面の位置に変動量ΔＦを加えた位置に位置付けられ
る。
を露光する度に、上記（１）、（２）式を用いてデバイ
スパターンの結像面の位置の変動量ΔＦと投影倍率の変
動量Δβを計算し、装置１２、１７、２０を用いて、デ
バイスパターンの結像面の位置の変動量ΔＦと投影倍率
の変動量Δβが補正されるよう、レンズ１１の位置を調
整し且つウエハー５の表面の位置を調整する。ウエハー
５の表面は、投影レンズ系４のデバイスパターンの元の
結像面の位置に変動量ΔＦを加えた位置に位置付けられ
る。
【００２８】本実施例では、レチクル２のデバイスパタ
ーンを通過した光の総光量、レチクル２のデバイスパタ
ーンの光透過率の分布（デバイスパターン像の光強度分
布）やレチクル２のデバイスパターンからの光の投影レ
ンズ系４の瞳面での強度分布（絞り１３の開口における
光強度分布）の検出は、レチクル２が異なるデバイスパ
ターンが形成されているレチクルに交換される度に行
い、その結果から得られるパラメーターはレチクルと対
応ずけたレチクルデーターとして装置２４に記憶し、以
後、投影露光装置に同じレチクルが設置された時には、
記憶したレチクルデーターを読み出して結像面の位置の
変動量ΔＦと投影倍率の変動量Δβの計算に使用する。
ーンを通過した光の総光量、レチクル２のデバイスパタ
ーンの光透過率の分布（デバイスパターン像の光強度分
布）やレチクル２のデバイスパターンからの光の投影レ
ンズ系４の瞳面での強度分布（絞り１３の開口における
光強度分布）の検出は、レチクル２が異なるデバイスパ
ターンが形成されているレチクルに交換される度に行
い、その結果から得られるパラメーターはレチクルと対
応ずけたレチクルデーターとして装置２４に記憶し、以
後、投影露光装置に同じレチクルが設置された時には、
記憶したレチクルデーターを読み出して結像面の位置の
変動量ΔＦと投影倍率の変動量Δβの計算に使用する。
【００２９】以上、本実施例では、デバイスパターンの
結像面の位置の変動量ΔＦと投影倍率の変動量Δβを計
算するのに、デバイスパターン像の光強度分布（レチク
ル２のデバイスパターンの光透過率の分布）に依存する
パラメータ、Ｄｂは絞り１３の開口における光強度分布
（レチクル２からの光の投影レンズ系４の瞳面での光強
度分布）に依存するパラメーターを用いているで、レチ
クルパターンを通過し投影光学系に入射する光の強度分
布を考慮した、デバイスパターンの結像面の位置の変動
量ΔＦと投影倍率の変動量Δβの正確な値を得ることが
可能である。従って、デバイスパターンの結像面の位置
の変動と投影倍率の変動を正確に補正して投影投影が行
える。
結像面の位置の変動量ΔＦと投影倍率の変動量Δβを計
算するのに、デバイスパターン像の光強度分布（レチク
ル２のデバイスパターンの光透過率の分布）に依存する
パラメータ、Ｄｂは絞り１３の開口における光強度分布
（レチクル２からの光の投影レンズ系４の瞳面での光強
度分布）に依存するパラメーターを用いているで、レチ
クルパターンを通過し投影光学系に入射する光の強度分
布を考慮した、デバイスパターンの結像面の位置の変動
量ΔＦと投影倍率の変動量Δβの正確な値を得ることが
可能である。従って、デバイスパターンの結像面の位置
の変動と投影倍率の変動を正確に補正して投影投影が行
える。
【００３０】デバイスパターンの結像面の位置の変動量
ΔＦと投影倍率の変動量Δβの補正は、公知の他の方法
を用いても良い。例えば、結像面の位置の変動量ΔＦの
補正は投影レンズ系４の焦点距離を変えたりレチクル２
と投影レンズ系４を一体にして光軸２５の方向に上下動
させたり、投影倍率の変動量Δβの補正は投影レンズ系
４の焦点距離を変えたりレチクル２を光軸２５の方向に
上下動させて行う。投影レンズ系４の焦点距離を変える
方法には、投影レンズ系４の所定のレンズを光軸２５の
方向に動かしたり、投影レンズ系４のレンズ間の空間を
気密室（空気レンズ）にして気密室の圧力を変えたりす
る方法がある。
ΔＦと投影倍率の変動量Δβの補正は、公知の他の方法
を用いても良い。例えば、結像面の位置の変動量ΔＦの
補正は投影レンズ系４の焦点距離を変えたりレチクル２
と投影レンズ系４を一体にして光軸２５の方向に上下動
させたり、投影倍率の変動量Δβの補正は投影レンズ系
４の焦点距離を変えたりレチクル２を光軸２５の方向に
上下動させて行う。投影レンズ系４の焦点距離を変える
方法には、投影レンズ系４の所定のレンズを光軸２５の
方向に動かしたり、投影レンズ系４のレンズ間の空間を
気密室（空気レンズ）にして気密室の圧力を変えたりす
る方法がある。
【００３１】本実施例では、投影光学系の結像面の位置
の変動と投影倍率の変動の双方を検出し、補正する例を
示したが、本発明は、どちらか一方のみ変動を検出し、
補正する場合を含む。
の変動と投影倍率の変動の双方を検出し、補正する例を
示したが、本発明は、どちらか一方のみ変動を検出し、
補正する場合を含む。
【００３２】本実施例では、デバイスパターンの結像面
の位置の変動や投影倍率の変動を検出し、補正する例を
示したが、本発明は。投影光学系の像面湾曲等の収差の
変動を検出し、補正する構成も含む。
の位置の変動や投影倍率の変動を検出し、補正する例を
示したが、本発明は。投影光学系の像面湾曲等の収差の
変動を検出し、補正する構成も含む。
【００３３】本実施例では、レチクル２のデバイスパタ
ーンの光透過率の分布とレチクル２のデバイスパターン
からの光の投影レンズ系４の瞳面での強度分布の双方を
検出し、パラメーターＤａ、Ｄｂの双方を用いて変動量
の計算を行っているが、本発明は、どちらか一方の強度
分布を検出し、どちらか一方のみのパラメータを用いて
変動量の計算を行う場合も含む。この場合に他方のパラ
メーターの値は１乃至別の値に固定される。
ーンの光透過率の分布とレチクル２のデバイスパターン
からの光の投影レンズ系４の瞳面での強度分布の双方を
検出し、パラメーターＤａ、Ｄｂの双方を用いて変動量
の計算を行っているが、本発明は、どちらか一方の強度
分布を検出し、どちらか一方のみのパラメータを用いて
変動量の計算を行う場合も含む。この場合に他方のパラ
メーターの値は１乃至別の値に固定される。
【００３４】本実施例では、デバイスパターンを投影す
るのに投影レンズ系４を用いているが、本発明は、デバ
イスパターンを投影するのに投影ミラー系を用いたり、
デバイスパターンを投影するのに投影ミラー＆レンズ系
（反射屈折系）を用いたりする装置を含む。
るのに投影レンズ系４を用いているが、本発明は、デバ
イスパターンを投影するのに投影ミラー系を用いたり、
デバイスパターンを投影するのに投影ミラー＆レンズ系
（反射屈折系）を用いたりする装置を含む。
【００３５】本実施例ではステップアンドリピート型の
投影露光装置を示しているが、本発明は、ステップアン
ドスキヤン型の走査型投影露光装置を含む。
投影露光装置を示しているが、本発明は、ステップアン
ドスキヤン型の走査型投影露光装置を含む。
【００３６】デバイスパターンからの光の投影レンズ系
４の瞳面での強度分布は、装置１４を用いて絞り１３の
開口の大きさを何段階かに変化させ、各段階におけるＣ
ＣＤ２２の各画素の出力の総和を検出することによって
も検出できる。この場合、ＣＣＤ２２の変わりにフォト
ダイオードを用いても良い。
４の瞳面での強度分布は、装置１４を用いて絞り１３の
開口の大きさを何段階かに変化させ、各段階におけるＣ
ＣＤ２２の各画素の出力の総和を検出することによって
も検出できる。この場合、ＣＣＤ２２の変わりにフォト
ダイオードを用いても良い。
【００３７】ＣＣＤ２２は１次元ＣＣＤ、２次元ＣＣＤ
のどちらも適用可能である。また、１次元ＣＣＤの代わ
りに別のラインセンサーを用いたり、２次元ＣＣＤの代
わりに図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような分割センサーを
用いても良い。
のどちらも適用可能である。また、１次元ＣＣＤの代わ
りに別のラインセンサーを用いたり、２次元ＣＣＤの代
わりに図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような分割センサーを
用いても良い。
【００３８】遮光板２１のピンホールからの光を直接受
けるのではなく、光ファイバーやレンズ等を介して受け
るよう構成することもできる。レンズを用いる場合に
は、ＣＣＤ２２の受光面上に絞り１３を結像させるレン
ズを用いるのが好ましい。
けるのではなく、光ファイバーやレンズ等を介して受け
るよう構成することもできる。レンズを用いる場合に
は、ＣＣＤ２２の受光面上に絞り１３を結像させるレン
ズを用いるのが好ましい。
【００３９】図２に示すように、ＸＹステージ７上にピ
ンホールを有する遮光板２１とＣＣＤ２２を備える第１
の光検出器とピンホールを有する遮光板１２１とフォト
ダイオード１２２を備える第２の光検出器とを設け、第
１光検出器２１、２２によりデバイスパターンからの光
の投影レンズ系４の瞳面での強度分布を検出し、第２光
検出器１２１、１２２によりレチクル２のデバイスパタ
ーン像の光強度分布を検出しても良い。双方の光検出器
の出力は図１の制御装置２３に入力される。
ンホールを有する遮光板２１とＣＣＤ２２を備える第１
の光検出器とピンホールを有する遮光板１２１とフォト
ダイオード１２２を備える第２の光検出器とを設け、第
１光検出器２１、２２によりデバイスパターンからの光
の投影レンズ系４の瞳面での強度分布を検出し、第２光
検出器１２１、１２２によりレチクル２のデバイスパタ
ーン像の光強度分布を検出しても良い。双方の光検出器
の出力は図１の制御装置２３に入力される。
【００４０】次に上記各実施例の投影露光装置を用いる
デバイスの製造方法の一実施例を説明する。
デバイスの製造方法の一実施例を説明する。
【００４１】図４はデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体
チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フローを示す。ス
テップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行な
う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パター
ンを形成したマスク（レチクル３０４）を製作する。一
方、ステップ３（ウエハー製造）ではシリコン等の材料
を用いてウエハー（ウエハー３０６）を製造する。ステ
ップ４（ウエハープロセス）は前工程と呼ばれ、上記用
意したマスクとウエハーとを用いて、リソグラフィー技
術によってウエハー上に実際の回路を形成する。次のス
テップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４よ
って作成されたウエハーを用いてチップ化する工程であ
り、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、
パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ス
テップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体装
置の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。
こうした工程を経てデバイスが完成し、これが出荷（ス
テップ７）される。
チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フローを示す。ス
テップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行な
う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パター
ンを形成したマスク（レチクル３０４）を製作する。一
方、ステップ３（ウエハー製造）ではシリコン等の材料
を用いてウエハー（ウエハー３０６）を製造する。ステ
ップ４（ウエハープロセス）は前工程と呼ばれ、上記用
意したマスクとウエハーとを用いて、リソグラフィー技
術によってウエハー上に実際の回路を形成する。次のス
テップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４よ
って作成されたウエハーを用いてチップ化する工程であ
り、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、
パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ス
テップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体装
置の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。
こうした工程を経てデバイスが完成し、これが出荷（ス
テップ７）される。
【００４２】図５は上記ウエハープロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハー（ウエハ
ー３０６）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）ではウエハーの表面に絶縁膜を形成する。ステップ
１３（電極形成）ではウエハー上に電極を蒸着によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
ーにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）
ではウエハーにレジスト（感材）を塗布する。ステップ
１６（露光）では上記各実施例の投影露光装置によって
マスク（レチクル３０４）の回路パターンの像でウエハ
ーを露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエ
ハーを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像
したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レ
ジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。これらステップを繰り返し行なうこと
によりウエハー上に回路パターンが形成される。
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハー（ウエハ
ー３０６）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）ではウエハーの表面に絶縁膜を形成する。ステップ
１３（電極形成）ではウエハー上に電極を蒸着によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
ーにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）
ではウエハーにレジスト（感材）を塗布する。ステップ
１６（露光）では上記各実施例の投影露光装置によって
マスク（レチクル３０４）の回路パターンの像でウエハ
ーを露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエ
ハーを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像
したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レ
ジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。これらステップを繰り返し行なうこと
によりウエハー上に回路パターンが形成される。
【００４３】本実施例の製造方法を用いれば、従来は難
しかった高集積度のデバイスを製造することが可能にな
る。
しかった高集積度のデバイスを製造することが可能にな
る。
【００４４】
【発明の効果】以上、本発明では、投影露光装置の投影
光学系の光学特性の変動量を正確に検出することができ
る。従って、この変動量を補正し、レチクルのパターン
を正確に基板上に投影し、転写することが可能である。
光学系の光学特性の変動量を正確に検出することができ
る。従って、この変動量を補正し、レチクルのパターン
を正確に基板上に投影し、転写することが可能である。
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】図１の装置の変形例を示す平面図である。
【図３】分割センサーの構成例を示す模式図である。
【図４】デバイスの製造フローを示す図である。
【図５】図４のウエハープロセスを示す図である。
２ レチクル ４ 投影光学系 ５ ウエハー ６ ウエハチャック １１ 可動レンズ １３ 可変絞り（瞳） ２４ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野川 秀樹 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内 (72)発明者 宇多村 信治 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内 (72)発明者 長谷川 康生 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内 (72)発明者 山田 雄一 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内
Claims (19)
- 【請求項１】 投影光学系によりレチクルパターンを基
板上に投影することにより前記投影光学系に生じる光学
特性の変動量を検出する光学特性検出手段を有する投影
露光装置において、前記レチクルパターンからの光の前
記レチクル近傍あるいは前記レチクルの結像面近傍にお
ける強度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍における強
度分布の少なくとも一方を検出する光検出手段を有し、
前記光学特性補正手段は前記光検出手段により検出した
強度分布に応じて前記光学特性の変動量を検出すること
を特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記光検出手段は、前記レチクル近傍あ
るいは前記レチクルの結像面における強度分布及び前記
投影光学系の瞳面近傍における強度分布の双方を検出す
ることを特徴とする請求項１の投影露光装置。 - 【請求項３】 前記光学特性検出手段は、前記投影光学
系による前記レチクルパターンの結像面の変動量と投影
倍率の変動量の少なくとも一方を補正することを特徴と
する請求項１の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記光学特性検出手段は、前記投影光学
系による前記レチクルパターンの結像面の変動量と投影
倍率の変動量の双方を補正することを特徴とする請求項
３の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記光検出手段は、前記レチクル近傍に
おける光強度分布を検出するよう前記投影光学系による
前記レチクルの結像面近傍に光検出面を備えた第１の光
検出手段と、前記投影光学系の瞳面近傍における光強度
分布を検出するよう前記投影光学系による前記レチクル
の結像面から離れた位置に光検出面を備えた第２の光検
出手段を有することを特徴とする請求項２の投影露光装
置。 - 【請求項６】 前記第１と第２の光検出手段は、前記結
像面に沿って一体的に移動可能であり、前記第１の光検
出手段の出力と移動位置から前記レチクル近傍における
光強度分布を検出し、前記第２の光検出手段の全移動位
置の出力和あるいは全移動位置の出力の平均値から前記
投影光学系の瞳面近傍における光強度分布を検出するこ
とを特徴とする請求項３の投影露光装置。 - 【請求項７】 前記光検出手段は、前記レチクルの結像
面近傍に配置したピンホールを備える遮光板を介して前
記レチクルパターンと前記投影光学系を通過してきた光
を検出するべく前記レチクルの結像面から離れた位置に
配列した多数個の光電変換素子を備え、前記多数個の光
電変換素子の出力分布から前記投影光学系の瞳面近傍に
おける光強度分布を検出し、前記多数個の光電変換素子
の出力和から前記レチクル近傍における光強度を検出
し、前記遮光板と多数個の光電変換素子は前記結像面に
沿って一体的に移動可能であることを特徴とする請求項
２の投影露光装置。 - 【請求項８】 投影光学系によりレチクルパターンを基
板上に投影することにより前記投影光学系に生じる光学
特性の変動量を検出する光学特性検出手段と前記光学特
性検出手段の出力に応じて前記投影光学系の光学特性の
変動を実質的に補正する光学特性補正手段とを有する投
影露光装置において、前記レチクルパターンからの光の
前記レチクル近傍あるいは前記レチクルの結像面近傍に
おける強度分布及び前記投影光学系の瞳面近傍における
強度分布の少なくとも一方を検出する光検出手段を有
し、前記光学特性補正手段は前記光検出手段により検出
した強度分布に応じて前記光学特性の変動量を検出する
ことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項９】 前記光検出手段は、前記レチクル近傍あ
るいは前記レチクルの結像面における強度分布及び前記
投影光学系の瞳面近傍における強度分布の双方を検出す
ることを特徴とする請求項８の投影露光装置。 - 【請求項１０】 前記光学特性検出手段は、前記投影光
学系による前記レチクルパターンの結像面の変動量と投
影倍率の変動量の少なくとも一方を補正することを特徴
とする請求項８の投影露光装置。 - 【請求項１１】 前記光学特性検出手段は、前記投影光
学系による前記レチクルパターンの結像面の変動量と投
影倍率の変動量の双方を補正することを特徴とする請求
項１０の投影露光装置。 - 【請求項１２】 前記光検出手段は、前記レチクル近傍
における光強度分布を検出するよう前記投影光学系によ
る前記レチクルの結像面近傍に光検出面を備えた第１の
光検出手段と、前記投影光学系の瞳面近傍における光強
度分布を検出するよう前記投影光学系による前記レチク
ルの結像面から離れた位置に光検出面を備えた第２の光
検出手段を有することを特徴とする請求項９の投影露光
装置。 - 【請求項１３】 前記第１と第２の光検出手段は、前記
結像面に沿って一体的に移動可能であり、前記第１の光
検出手段の出力と移動位置から前記レチクル近傍におけ
る光強度分布を検出し、前記第２の光検出手段の全移動
位置の出力和あるいは全移動位置の出力の平均値から前
記投影光学系の瞳面近傍における光強度分布を検出する
ことを特徴とする請求項１２の投影露光装置。 - 【請求項１４】 前記光検出手段は、前記レチクルの結
像面近傍に配置したピンホールを備える遮光板を介して
前記レチクルパターンと前記投影光学系を通過してきた
光を検出するべく前記レチクルの結像面から離れた位置
に配列した多数個の光電変換素子を備え、前記多数個の
光電変換素子の出力分布から前記投影光学系の瞳面近傍
における光強度分布を検出し、前記多数個の光電変換素
子の出力和から前記レチクル近傍における光強度を検出
し、前記遮光板と多数個の光電変換素子は前記結像面に
沿って一体的に移動可能であることを特徴とする請求項
９の投影露光装置。 - 【請求項１５】 前記光学特性補正手段は、前記レチク
ルと前記投影光学系を光軸方向に動かすか前記基板を光
軸方向に動かすことにより前記結像面の変動を補正し、
前記結像面と前記基板の表面とを一致させることを特徴
とする請求項１０、１１の投影露光装置。 - 【請求項１６】 前記光学特性補正手段は、前記投影光
学系の焦点距離を変えることにより前記結像面の変動を
補正し、前記結像面と前記基板の表面とを一致させるこ
とを特徴とする請求項１０、１１の投影露光装置。 - 【請求項１７】 前記光学特性補正手段は、前記レチク
ル又は前記投影光学系のレンズを光軸方向に動かすこと
により前記投影倍率の変動を補正することを特徴とする
請求項１０、１１の投影露光装置。 - 【請求項１８】 前記光学特性補正手段は、前記投影光
学系の焦点距離を変えることにより前記投影倍率の変動
を補正することを特徴とする請求項１０、１１の投影露
光装置。 - 【請求項１９】 請求項１乃至請求項１８の投影露光装
置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイ
ス製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22175494A JP3186011B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-09-16 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
| EP95304381A EP0689099B1 (en) | 1994-06-24 | 1995-06-22 | Projection exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| DE69531568T DE69531568T2 (de) | 1994-06-24 | 1995-06-22 | Apparat zur Projektionsbelichtung und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung unter Verwendung desselben |
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