JPH07183214A - Exposure method, scanning aligner and device manufacturing method using the aligner - Google Patents

Exposure method, scanning aligner and device manufacturing method using the aligner

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JPH07183214A
JPH07183214A JP6237094A JP23709494A JPH07183214A JP H07183214 A JPH07183214 A JP H07183214A JP 6237094 A JP6237094 A JP 6237094A JP 23709494 A JP23709494 A JP 23709494A JP H07183214 A JPH07183214 A JP H07183214A
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projection
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博史 黒澤
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Abstract

PURPOSE:To precisely overlap a pattern region on a substrate with an original plate pattern in the scanning aligner. CONSTITUTION:A pattern region on a substrate is precisely overlapped with an original plate pattern by changing the projection magnifying power of a projection optical system by shifting a lens of the system in the direction of an optical axis in the scanning step when the pattern region on a wafer is overlapped with a reticle pattern by projecting the pattern of the reticle 14 illuminated by exposure light from a light source 9 on a wafer 18 using the projection optical system 121 to scan the reticle 14 and the wafer 18 on the exposure light and the projection optical system.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は露光方法、走査型露光装
置及び該走査型露光装置を用いるデバイス製造方法に関
し、特にIC、LSI等の半導体チップ、液晶素子、磁
気ヘッド、CCD(撮像素子)等のデバイスを製造する
ための、露光方法、走査型露光装置及び該走査型露光装
置を用いるデバイス製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method, a scanning type exposure apparatus and a device manufacturing method using the scanning type exposure apparatus, and in particular, semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal elements, magnetic heads, CCDs (imaging elements). The present invention relates to an exposure method, a scanning exposure apparatus, and a device manufacturing method using the scanning exposure apparatus for manufacturing a device such as the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型露光装置を用いてデバイスパター
ンの露光を行う場合のレチクルとウエハの重ね合わせ精
度に対する要求は益々厳しくなっている。例えば、64
MbitのDRAMの製造に関しては、線幅0.35μ
m程度のパターンをウエハ上に形成することが必要なの
で、XYθ方向の位置ずれだけでなく、0.01μm程
度の局所的な倍率誤差をも補正しなければならない。
2. Description of the Related Art Demands for overlay accuracy of a reticle and a wafer when exposing a device pattern using a scanning type exposure apparatus are becoming more and more strict. For example, 64
For the manufacture of Mbit DRAM, the line width is 0.35μ
Since it is necessary to form a pattern of about m on the wafer, it is necessary to correct not only the positional deviation in the XYθ directions but also a local magnification error of about 0.01 μm.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の走査型露光装置
は、走査中にレチクルとウエハの走査速度の比を変える
ことにより走査方向に関する局所的な倍率誤差を補正し
ていたが、走査方向に直交する方向に関して局所的な倍
率誤差を補正することができなかったため、レチクルの
パターンをウエハ上のパターン領域に正確に重ね合わせ
ることができず、より微細なデバイスを製造することを
妨げていた。
The conventional scanning type exposure apparatus corrects a local magnification error in the scanning direction by changing the ratio of the scanning speed of the reticle and the wafer during scanning. Since it was not possible to correct the local magnification error in the orthogonal direction, the pattern of the reticle could not be accurately overlaid on the pattern area on the wafer, which hindered the manufacture of finer devices.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、原板の
パターンを基板上のパターン領域に正確に重ね合わせる
ことができる露光方法と走査型露光装置と該走査型露光
装置を用いるデバイス製造方法とを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exposure method, a scanning type exposure apparatus, and a device manufacturing method using the scanning type exposure apparatus, in which a pattern of an original plate can be accurately superimposed on a pattern area on a substrate. And to provide.

【0005】本発明の露光方法は、露光光で照明された
原板のパターンを投影光学系により基板上に投影し、前
記露光光及び前記投影光学系に対して前記原板及び前記
基板を走査する段階を含む露光方法において、前記投影
光学系の投影倍率を走査中に変えることにより前記原板
のパターンを前記基板上のパターン領域に正確に重ね合
わせることを特徴とする。
In the exposure method of the present invention, a pattern of an original plate illuminated with exposure light is projected onto a substrate by a projection optical system, and the original plate and the substrate are scanned with respect to the exposure light and the projection optical system. In the exposure method including, the projection magnification of the projection optical system is changed during scanning so that the pattern of the original plate is accurately superimposed on the pattern region on the substrate.

【0006】本発明の露光方法の好ましい形態は、前記
投影光学系の走査方向の投影倍率と走査方向に直交する
方向の投影倍率を互いに異ならしめた状態で、前記原板
のパターンを前記投影光学系により前記基板上に投影す
ることを特徴とする。
In a preferred mode of the exposure method of the present invention, the pattern of the original plate is formed on the projection optical system in a state where the projection magnification in the scanning direction of the projection optical system and the projection magnification in the direction orthogonal to the scanning direction are different from each other. Is projected onto the substrate by means of.

【0007】本発明の露光方法の好ましい形態は、前記
投影光学系の前記走査方向の投影倍率に前記原板と前記
基板の走査速度の比がほぼ一致するよう前記原板と前記
基板を走査することを特徴とする。
A preferred form of the exposure method of the present invention is to scan the original plate and the substrate so that the ratio of the scanning speeds of the original plate and the substrate substantially matches the projection magnification of the projection optical system in the scanning direction. Characterize.

【0008】本発明の露光方法の好ましい形態は、前記
投影光学系の投影倍率を走査方向に関する位置の関数と
して求めておき、前記関数に応じて前記投影光学系の投
影倍率を走査中に変えることを特徴とする。
In a preferred mode of the exposure method of the present invention, the projection magnification of the projection optical system is obtained as a function of the position in the scanning direction, and the projection magnification of the projection optical system is changed during scanning according to the function. Is characterized by.

【0009】本発明の前記露光方法を用いる走査型露光
装置は、前記露光光及び前記投影光学系に対して前記原
板及び前記基板を走査する走査手段と、前記原板の位置
合わせマークに対する前記基板の位置合わせマークの位
置を前記投影光学系を介して検出する位置ずれ検出手段
と、前記位置ずれ検出手段による検出結果に応じて走査
中に前記投影光学系の投影倍率を変える倍率制御手段と
を有することを特徴とする。
A scanning type exposure apparatus using the exposure method of the present invention comprises scanning means for scanning the original plate and the substrate with respect to the exposure light and the projection optical system, and the substrate with respect to an alignment mark of the original plate. It has a position shift detecting means for detecting the position of the alignment mark via the projection optical system, and a magnification control means for changing the projection magnification of the projection optical system during scanning according to the detection result by the position shift detecting means. It is characterized by

【0010】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置において、前記投影光学系の投影倍率
に応じて前記原板と前記基板の走査速度の比を変えるべ
く前記走査手段を制御する走査制御手段を備えることを
特徴とする。
According to one aspect of the scanning type exposure apparatus of the present invention, in the scanning type exposure apparatus, the scanning means is controlled so as to change the ratio of the scanning speeds of the original plate and the substrate according to the projection magnification of the projection optical system. It is characterized by comprising scanning control means.

【0011】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置において、前記原板及び/または前記
基板の走査方向に関する位置を検出する位置検出手段を
有し、前記倍率制御手段が、前記位置ずれ検出手段によ
る検出結果と前記位置検出手段による検出結果とに応じ
て前記投影光学系の投影倍率を変えることを特徴とす
る。
According to one aspect of the scanning type exposure apparatus of the present invention, in the scanning type exposure apparatus, there is provided position detection means for detecting a position in the scanning direction of the original plate and / or the substrate, and the magnification control means is It is characterized in that the projection magnification of the projection optical system is changed according to the detection result by the position shift detection means and the detection result by the position detection means.

【0012】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置の前記倍率制御手段が、前記位置ずれ
検出手段による検出結果を用いて前記投影光学系の投影
倍率を走査方向に関する位置の関数として求め、前記関
数に応じて前記投影光学系の投影倍率を走査中に変える
ことを特徴とする。
In one mode of the scanning type exposure apparatus of the present invention, the magnification control means of the scanning type exposure apparatus uses the detection result of the positional deviation detection means to set the projection magnification of the projection optical system to the position in the scanning direction. And a projection magnification of the projection optical system is changed during scanning according to the function.

【0013】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置の前記倍率制御手段が、前記関数に重
み付け関数を乗じて得た関数に応じて前記投影光学系の
投影倍率を走査中に変えることを特徴とする。
In one mode of the scanning exposure apparatus of the present invention, the magnification control means of the scanning exposure apparatus scans the projection magnification of the projection optical system according to a function obtained by multiplying the function by a weighting function. It is characterized by changing inside.

【0014】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置において、前記位置ずれ検出手段が位
置ずれの検出を露光前に行うことを特徴とする。
An embodiment of the scanning type exposure apparatus of the present invention is characterized in that, in the scanning type exposure apparatus, the positional deviation detecting means detects the positional deviation before exposure.

【0015】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置において、前記位置ずれ検出手段が位
置ずれの検出を露光中に行うことを特徴とする。
An embodiment of the scanning type exposure apparatus of the present invention is characterized in that, in the scanning type exposure apparatus, the positional deviation detecting means detects the positional deviation during exposure.

【0016】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置において、前記投影光学系が光軸方向
に移動可能な可動レンズを備え、前記倍率制御手段が前
記可動レンズを移動せしめることにより前記投影光学系
の投影倍率を変えることを特徴とする。
According to another aspect of the scanning type exposure apparatus of the present invention, in the scanning type exposure apparatus, the projection optical system includes a movable lens that is movable in the optical axis direction, and the magnification control means moves the movable lens. Thus, the projection magnification of the projection optical system is changed.

【0017】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置の前記可動レンズがシリンドリカルレ
ンズやシリンドリカルミラーを有する。
In one mode of the scanning type exposure apparatus of the present invention, the movable lens of the scanning type exposure apparatus has a cylindrical lens or a cylindrical mirror.

【0018】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置において、前記投影光学系が曲率が可
変なミラーを備え、前記倍率制御手段が前記ミラーの曲
率を変えることにより前記投影光学系の投影倍率を変え
ることを特徴とする。
According to another aspect of the scanning exposure apparatus of the present invention, in the scanning exposure apparatus, the projection optical system includes a mirror having a variable curvature, and the magnification control means changes the curvature of the mirror to cause the projection. The feature is that the projection magnification of the optical system is changed.

【0019】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置の前記ミラーが表面を反射面とした板
状ミラーであり、前記倍率制御手段が前記ミラーの曲率
を変えるべく前記板状ミラーの表面側と背面側の雰囲気
の圧力の差を変える圧力変更手段を有することを特徴と
する。
According to one aspect of the scanning type exposure apparatus of the present invention, the mirror of the scanning type exposure apparatus is a plate-shaped mirror having a surface as a reflecting surface, and the magnification control means changes the curvature of the mirror. It is characterized by having a pressure changing means for changing the pressure difference between the atmosphere on the front side and the atmosphere on the back side of the mirror.

【0020】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置の前記圧力変更手段が前記板状ミラー
の背面側に設けた閉空間内に蓄積する流体の流入量と流
出量を変える手段を有することを特徴とする。
According to one aspect of the scanning type exposure apparatus of the present invention, the pressure changing means of the scanning type exposure apparatus determines an inflow amount and an outflow amount of a fluid accumulated in a closed space provided on the back side of the plate-shaped mirror. It is characterized by having a changing means.

【0021】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記閾値が可変であることを特徴とする。
An embodiment of the scanning type exposure apparatus of the present invention is characterized in that the threshold value is variable.

【0022】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査型露光装置において、本発明のデバイス製造方法
は前記走査型露光装置を用いて原板のデバイスパターン
を基板上に転写する段階を含むことを特徴とする。
In one aspect of the scanning type exposure apparatus of the present invention, in the scanning type exposure apparatus, the device manufacturing method of the present invention includes the step of transferring the device pattern of the original plate onto the substrate using the scanning type exposure apparatus. It is characterized by

【0023】[0023]

【実施例】図1は本発明の一実施例であるデバイス製造
用ステップアンドスキャン型投影露光装置の概要図であ
る。本露光装置においては走査露光時においてウエハス
テージ23は、絶対座標系即ち露光装置上の動かぬ機械
原点24に対して走査動作せしめられるマスクステージ
14に対してトラッキング制御によりサーボロックされ
る。15a、15bは夫々走査露光時のマスクステージ
14、ウエハステージ27の走査方向である。感光基板
であるウエハ18上の露光エリア19を露光する露光ビ
ーム20は光源9より出射され光学系10を経由してス
リット11によって細長い形状に整形された光である。
スリット11の開口幅はウエハステージ23及びレチク
ルステージ14の走査速度、露光ビーム20の強度に応
じて変えられるよう構成してある。12L、12R、2
2L、22Rは夫々レチクルM及びウエハ18上の露光
エリアの左右両側に配置されたアライメントマーク群で
ある。アライメントマーク群12、22はどちらも図3
(A)に示すような格子パターンより成る。これらの格
子パターンよりXY方向のレチクル−ウエハの相対的位
置ずれの検出が可能で、θ方向の相対位置ずれ即ち回転
ずれをも検出することができる。ウエハ18とレチクル
Mの相対的位置ずれはアライメント計測ユニット6によ
って計測される。即ち、LDドライバ5によって駆動さ
れるレーザーダイオード13から出射される計測ビーム
8がレチクルM及びウエハ18上のアライメントマーク
群12、22に向けて照射され、アライメントマーク群
12、22によって反射、回折して投光ビームの光路を
戻ってきた計測ビーム8はビームスプリッタ7を介して
投光ビームの光路から偏向されフォトセンサ1に達す
る。フォトセンサ1によりアライメント計測先(干渉
光)は電気信号に変換され、プリアンプ2によって増幅
された後、位相計測部3によりアライメント計測信号、
即ち相対位置ずれ信号4が生成される。
FIG. 1 is a schematic view of a step-and-scan type projection exposure apparatus for device manufacturing according to an embodiment of the present invention. In the present exposure apparatus, during scanning exposure, the wafer stage 23 is servo-locked by tracking control with respect to the mask stage 14 which is caused to perform scanning operation with respect to an absolute coordinate system, that is, a mechanical origin 24 on the exposure apparatus. 15a and 15b are the scanning directions of the mask stage 14 and the wafer stage 27 during scanning exposure, respectively. An exposure beam 20 that exposes an exposure area 19 on a wafer 18, which is a photosensitive substrate, is light emitted from a light source 9 and shaped into an elongated shape by a slit 11 via an optical system 10.
The opening width of the slit 11 can be changed according to the scanning speed of the wafer stage 23 and the reticle stage 14 and the intensity of the exposure beam 20. 12L, 12R, 2
2L and 22R are alignment mark groups arranged on the left and right sides of the exposure area on the reticle M and the wafer 18, respectively. The alignment mark groups 12 and 22 are both shown in FIG.
It is composed of a lattice pattern as shown in FIG. With these lattice patterns, the relative displacement of the reticle-wafer in the XY directions can be detected, and the relative displacement of the θ direction, that is, the rotational displacement can also be detected. The relative displacement between the wafer 18 and the reticle M is measured by the alignment measuring unit 6. That is, the measurement beam 8 emitted from the laser diode 13 driven by the LD driver 5 is irradiated toward the alignment mark groups 12 and 22 on the reticle M and the wafer 18, and is reflected and diffracted by the alignment mark groups 12 and 22. The measurement beam 8 that has returned from the optical path of the projection beam through the beam splitter 7 is deflected from the optical path of the projection beam and reaches the photosensor 1. The photosensor 1 converts the alignment measurement destination (interference light) into an electrical signal, and the preamplifier 2 amplifies the electrical signal.
That is, the relative displacement signal 4 is generated.

【0024】27、28はそれぞれマスクステージ、ウ
エハステージの位置座標計測を行うレーザー干渉計であ
る。マスクステージ14はレーザー干渉計27によりX
軸方向に関してその位置が計測、制御される。ウエハス
テージ23はレーザー干渉計28により、X、Y、θ、
ωx、ωy方向に関してその位置が計測、制御される。1
7a〜17cはリニアモーターであり、ウエハステージ
23を駆動するためのX、Y、θ方向の推力を発生す
る。ウエハステージ23は平面ガイドと兼ねた定盤25
から微少量浮上しており、ウエハステージ23には3本
の圧電素子によって構成された不図示のチルトステージ
がウエハ18を保持するように搭載されている。これら
の構成によりウエハステージ23は外部から伝わる振動
や摩擦の影響を受けにくい高精度な位置決め性能を得て
いる。16はマスクステージ14を駆動するためのリニ
アモーターである。マスクステージ14もウエハステー
ジ23と同様に不図示の静圧ガイドより微少量浮上して
支持された状態で駆動される。本実施例ではマスクステ
ージ14はX方向のみ駆動ストロークを持つ。26はプ
リアライメント用テレビアライメントスコープであり、
32はプリアライメント画像処理ユニットである。露光
に先立ってウエハステージ23上に吸着されたウエハ1
8は、まずプリアライメントスコープ26によりプリア
ライメントされる。即ちウエハ18上に予め形成された
プリアライメントマークをプリアライメントスコープ2
6で撮像し、画像信号を検出する。プリアライメントス
コープ26から出力される画像信号はプリアライメント
画像処理ユニット32により位置ずれ信号に変換され、
出力される。この位置ずれ信号に基づいてプリアライメ
ントを終えたウエハ18は走査露光過程に入る。レチク
ルMとウエハ18上におけるアライメントマーク群の格
子パターンは露光ショット上に10μm前後(図3参
照)のピッチで描画されており、プリアライメントを終
えた状態でこのピッチ量を上回る位置ずれ量(±5μ
m)のずれを持っており且つ露光中アライメント走査露
光を行うとアライメント計測ユニット6により正確なア
ライメント計測ができない。これはアライメント計測ユ
ニット6が計測光8の位相差(レチクルからの光とウエ
ハからの光の)を相対的位置ずれ量として計測している
ために格子パターンの1ピッチ以上のマーク間にずれが
あると区別が出来なくなってしまうためである。従っ
て、プリアライメントスコープによるプリアライメント
精度を±1μmとし、レチクルMの像とウエハ18上の
露光ショットのプリアライメント後の相対位置ずれ量が
他の誤差要因と含めて±5μ以下となるように規定して
いる。
Reference numerals 27 and 28 are laser interferometers for measuring the position coordinates of the mask stage and the wafer stage, respectively. The mask stage 14 is moved by the laser interferometer 27 to X.
Its position is measured and controlled in the axial direction. The wafer stage 23 is moved by the laser interferometer 28 into X, Y, θ,
The position is measured and controlled in the ω x and ω y directions. 1
Reference numerals 7a to 17c are linear motors, which generate thrust in the X, Y, and θ directions for driving the wafer stage 23. The wafer stage 23 is a surface plate 25 that also serves as a plane guide.
The wafer stage 23 is mounted with a tilt stage (not shown) composed of three piezoelectric elements so as to hold the wafer 18. With these configurations, the wafer stage 23 has highly accurate positioning performance that is not easily affected by vibration and friction transmitted from the outside. Reference numeral 16 is a linear motor for driving the mask stage 14. Like the wafer stage 23, the mask stage 14 is also driven in a state of being supported by being floated by a small amount from a static pressure guide (not shown). In this embodiment, the mask stage 14 has a drive stroke only in the X direction. 26 is a TV alignment scope for pre-alignment,
Reference numeral 32 is a pre-alignment image processing unit. Wafer 1 adsorbed on wafer stage 23 prior to exposure
8 is first pre-aligned by the pre-alignment scope 26. That is, the pre-alignment mark previously formed on the wafer 18 is used as the pre-alignment scope 2
The image is picked up at 6 and the image signal is detected. The image signal output from the pre-alignment scope 26 is converted into a position shift signal by the pre-alignment image processing unit 32,
Is output. The wafer 18 which has completed the pre-alignment based on this position shift signal enters the scanning exposure process. The lattice pattern of the alignment marks on the reticle M and the wafer 18 is drawn on the exposure shot at a pitch of about 10 μm (see FIG. 3), and the amount of positional deviation (± 5μ
If there is a deviation of m) and alignment scanning exposure is performed during exposure, the alignment measurement unit 6 cannot perform accurate alignment measurement. This is because the alignment measurement unit 6 measures the phase difference of the measurement light 8 (the light from the reticle and the light from the wafer) as the relative positional deviation amount, so that there is a deviation between the marks of one pitch or more in the lattice pattern. This is because it becomes impossible to distinguish if there is. Therefore, the pre-alignment accuracy by the pre-alignment scope is set to ± 1 μm, and the relative positional deviation amount between the image of the reticle M and the exposure shot on the wafer 18 after pre-alignment is specified to be ± 5 μ or less including other error factors. is doing.

【0025】図2は、図1の投影光学系21の構成を示
す。同図に於いて、201a、201bおよび201c
は投影光学系を構成するレンズである。202a、20
2bおよび202cはそれぞれレンズ201a、201
bおよび201cを保持する鏡筒である。また、212
は鏡筒202bを案内するエアベアリングガイド、21
3はエアベアリングガイド212に静圧を与える静圧管
路、204は鏡筒202bを駆動する圧力を供給する駆
動圧管路、206は駆動圧供給源、215は鏡筒202
bを支えるバネである。216は投影光学系全体を駆動
するピエゾ素子、207はピエゾ素子駆動回路、210
は投影光学系下端に固定されウエハ18との間隔を測定
するエアセンサノズル、209はエアセンサ用空圧管
路、208はエアセンサの背圧を電気信号に変換する変
換器である。また、203は投影光学系を支持する投影
光学系用定盤である。
FIG. 2 shows the configuration of the projection optical system 21 shown in FIG. In the figure, 201a, 201b and 201c
Is a lens that constitutes the projection optical system. 202a, 20
2b and 202c are lenses 201a and 201c, respectively.
The lens barrel holds b and 201c. Also, 212
Is an air bearing guide for guiding the lens barrel 202b, 21
Reference numeral 3 denotes a static pressure conduit for applying a static pressure to the air bearing guide 212, 204 a driving pressure conduit for supplying a pressure for driving the lens barrel 202b, 206 a driving pressure supply source, and 215 a lens barrel 202.
It is a spring that supports b. Reference numeral 216 is a piezo element that drives the entire projection optical system, 207 is a piezo element drive circuit, and 210
Is an air sensor nozzle which is fixed to the lower end of the projection optical system and measures the distance from the wafer 18, 209 is a pneumatic line for the air sensor, and 208 is a converter which converts the back pressure of the air sensor into an electric signal. Reference numeral 203 denotes a projection optical system surface plate that supports the projection optical system.

【0026】エアセンサノズル12により空気背圧を利
用して投影光学系21とウエハ18との間隔を検出す
る。この間隔値を所定の目標値と比較し、ウエハ18ま
での間隔が目標値と一致するようにピエゾ素子216を
駆動して焦点合わせ動作を完了する。アライメントスコ
ープ6を通してレチクルM上の一対のアライメントマー
クとウエハ18上の一対のアライメントマークとの相対
ずれ量を検出する。この相対ずれ量から求まる倍率誤差
がゼロとなるようにレンズ201bを微動調整する。
The air back pressure is used by the air sensor nozzle 12 to detect the distance between the projection optical system 21 and the wafer 18. This distance value is compared with a predetermined target value, and the piezo element 216 is driven so that the distance to the wafer 18 matches the target value, and the focusing operation is completed. Through the alignment scope 6, the relative displacement between the pair of alignment marks on the reticle M and the pair of alignment marks on the wafer 18 is detected. The lens 201b is finely adjusted so that the magnification error obtained from this relative shift amount becomes zero.

【0027】図3は本実施例の走査制御系を示す図であ
る。211は投影光学系演算器であり、上位コントロー
ラ(後述)から指示される倍率目標値408になるよう
に投影光学系21の投影倍率を制御し、同時に焦点ずれ
の補正も行う。401はアライメント系演算器であり、
図3に示すような露光ショットの両側のアライメントマ
ークから、X方向(走査方向)成分のアライメント検出
値409a(ΔXL)及び409b(ΔXR)とY方向
(画角面内において走査方向と垂直方向)成分のアライ
メント検出値409c(ΔYL)及び409d(ΔYR
を上位コントローラに出力する。402はウエハステー
ジ制御系演算器であり、レーザー干渉計28で計測され
るウエハステージ23のX、Y、θ、ωx、ωy成分及び
図2のギャップセンサ208〜210で計測されるZ成
分の位置座標が、上位コントローラから指示される目標
値410a、410b、410c(X、Y、θ成分のみ
図示)になるように、各アクチュエータへの駆動電力を
供給するドライバ407に対し、操作量を出力する。4
03はマスクステージ制御系演算器であり、ウエハステ
ージ制御系402と同様にレーザー干渉計27で計測さ
れるX成分位置座標が目標値XMになるようにドライバ
407に対して操作量を出力する。またウエハステージ
制御系演算器402とマスクステージ制御系演算器40
3は、アライメント計測信号をフィードバックに用いた
トラッキング走査露光に入る前に両ステージを加速する
場合とアライメント計測信号が満足に検出できない等の
理由でトラッキングを行わない場合、レーザー干渉計2
7の計測値を頼りに投影光学系21の投影倍率比でレチ
クルとウエハを走査するための高速な通信経路415を
持っている。404は上位コントローラである走査露光
演算処理装置である。走査露光演算処理装置404では
アライメント系演算器401から得られる各アライメン
トマークからのアライメント検出値409から所定の操
作量を求める演算処理を行い倍率目標値408、ウエハ
ステージ目標値410、レチクルステージ目標値412
を逐次出力する。これらウエハステージ目標値410及
びレチクルステージ目標値412は一定時間、例えば
0.5msec毎に更新される。また上記演算処理過程
において、倍率目標値408は、アライメント検出値に
対する関数もしくはデータテーブルから引用される値と
して計算される。同関数もしくはデータテーブルは、ウ
エハ上に形成されるパターンの局所的な形状や配列の傾
向やアライメントマークの理想形状との相違などが起因
して起こるアライメント信号からの倍率読みとり誤差を
補正するものである。そしてこれら関数テーブルはプロ
セス毎、レチクル毎に変える事が可能で、全て記憶装置
405の中に蓄積され、必要に応じて通信経路414を
介して走査露光演算処理装置404内に読み込まれる。
FIG. 3 is a diagram showing the scanning control system of this embodiment. Reference numeral 211 denotes a projection optical system calculator, which controls the projection magnification of the projection optical system 21 so that the magnification target value 408 is instructed by a host controller (described later), and at the same time corrects defocus. Reference numeral 401 is an alignment system computing unit,
From the alignment marks on both sides of the exposure shot as shown in FIG. 3, X-direction (scanning direction) component of the alignment detection value 409a ([Delta] X L) and 409b ([Delta] X R) and the scanning direction in the Y direction (angle in the plane perpendicular Direction) component alignment detection values 409c (ΔY L ) and 409d (ΔY R )
Is output to the host controller. Reference numeral 402 denotes a wafer stage control system computing unit, which is an X, Y, θ, ω x , ω y component of the wafer stage 23 measured by the laser interferometer 28 and a Z component measured by the gap sensors 208 to 210 of FIG. The operation amount is set to the driver 407 that supplies the drive power to each actuator so that the position coordinates of the target values become the target values 410a, 410b, 410c (only the X, Y, and θ components are shown) instructed by the host controller. Output. Four
Reference numeral 03 denotes a mask stage control system calculator, which outputs a manipulated variable to the driver 407 so that the X component position coordinate measured by the laser interferometer 27 becomes the target value X M , similarly to the wafer stage control system 402. . Further, the wafer stage control system arithmetic unit 402 and the mask stage control system arithmetic unit 40
3 is a laser interferometer 2 when accelerating both stages before starting the tracking scanning exposure using the alignment measurement signal for feedback and when tracking is not performed because the alignment measurement signal cannot be detected satisfactorily.
It has a high-speed communication path 415 for scanning the reticle and the wafer with the projection magnification ratio of the projection optical system 21 depending on the measured value of 7. Reference numeral 404 is a scanning exposure arithmetic processing device which is a host controller. The scanning exposure arithmetic processing unit 404 performs arithmetic processing to obtain a predetermined operation amount from the alignment detection value 409 from each alignment mark obtained from the alignment system arithmetic unit 401, and performs a magnification target value 408, a wafer stage target value 410, and a reticle stage target value. 412
Are sequentially output. The wafer stage target value 410 and the reticle stage target value 412 are updated every fixed time, for example, every 0.5 msec. Further, in the above calculation process, the magnification target value 408 is calculated as a function for the alignment detection value or a value quoted from the data table. The same function or data table is used to correct magnification reading errors from the alignment signal caused by the local shape of the pattern formed on the wafer, the tendency of the arrangement, the difference from the ideal shape of the alignment mark, and the like. is there. These function tables can be changed for each process and for each reticle, all are stored in the storage device 405, and are read into the scanning exposure calculation processing device 404 via the communication path 414 as needed.

【0028】図3(A)は本実施例において露光される
ウエハ18上のショット及びアライメントマーク22を
示しており、回路パターン301の両側にはそれぞれレ
チクルの像とのX方向に関するずれを計測するための格
子パターン22LX、22RXが配置され、同パターン
と平行にY方向に関するずれを計測するための格子パタ
ーン22LY、22RYが配置されている。そして個々
の格子パターン22LX、22LY、22RX、22R
Yにおけるずれ量の検出値をΔXL、ΔYL、ΔXR、Δ
Rとすれば、並進成分の補正量は原理的に次の式のよ
うに求められる。
FIG. 3A shows shots and alignment marks 22 on the wafer 18 exposed in this embodiment, and the displacements in the X direction from the reticle image are measured on both sides of the circuit pattern 301. Lattice patterns 22LX and 22RX are arranged in parallel, and lattice patterns 22LY and 22RY for measuring the shift in the Y direction are arranged in parallel with the pattern. And individual grid patterns 22LX, 22LY, 22RX, 22R
The detected values of the shift amount in Y are ΔX L , ΔY L , ΔX R , Δ
If Y R is set, the correction amount of the translational component can be obtained in principle by the following equation.

【0029】 (X方向補正量)XC=(ΔXL+ΔXR)/2+Mdx…(1) (Y方向補正量)YC=(ΔYL+ΔYR)/2+Mdy…(2) (θ方向補正量)θC=(ΔXL−ΔXR)/L…(3) ここでLはY方向アライメントパターン22LY、22
RY間の間隔寸法を表す。Mdx、Mdyは、露光画角
内において倍率変化が存在する場合に生じる回路パター
ン301内での平均位置ずれ量の誤差を補正する定数も
しくは倍率、周囲の露光ショットのアライメント値、倍
率値などをパラメータにもつ関数である。一方倍率成分
の補正量は一定時間間隔Tのもとにk番目のアライメン
ト計測値ΔXL(k)、ΔYL(k)、ΔXR(k)、Δ
R(k)をサンプリングしたとすると次の式のように
求められる。
(X-direction correction amount) X C = (ΔX L + ΔX R ) / 2 + Mdx ... (1) (Y-direction correction amount) Y C = (ΔY L + ΔY R ) / 2 + Mdy ... (2) (θ-direction correction amount) ) θ C = (ΔX L -ΔX R) / L ... (3) where L is Y-direction alignment pattern 22LY, 22
Shows the distance dimension between RY. Mdx and Mdy are parameters such as a constant or a magnification for correcting an error of the average positional deviation amount in the circuit pattern 301 that occurs when a magnification change occurs within the exposure angle of view, an alignment value of a peripheral exposure shot, a magnification value, and the like. Is a function of. On the other hand, the correction amount of the magnification component is the k-th alignment measurement value ΔX L (k), ΔY L (k), ΔX R (k), Δ under the fixed time interval T.
If Y R (k) is sampled, it can be obtained by the following equation.

【0030】[0030]

【外1】 [Outer 1]

【0031】ここで、αはX方向補正倍率を計算するに
あたり、マーク22LXとマーク22RXは一方が冗長
であるために、重み付けをして倍率補正値に採り入れる
ための係数である。またVstはウエハステージの走査
速度である。本実施例においては、図3に示すように露
光スリット302に対してアライメント信号検出点30
3a、303bは露光開始点に位置している。従って
(4)、(5)式によって求められる補正倍率に従って
補正される投影光学系21の投影倍率は露光開始点にお
ける理想的な投影倍率に合わせられる。露光スリット3
02の中心304側に投影倍率の矯正点を持っていきた
いならば(4)、(5)式の右辺のkを(k−n)(n
は整数)に置換すれば良い。
Here, when calculating the X-direction correction magnification, α is a coefficient for weighting and incorporating it in the magnification correction value because one of the mark 22LX and the mark 22RX is redundant. Vst is the scanning speed of the wafer stage. In the present embodiment, as shown in FIG.
3a and 303b are located at the exposure start point. Therefore, the projection magnification of the projection optical system 21 corrected according to the correction magnification obtained by the equations (4) and (5) is matched with the ideal projection magnification at the exposure start point. Exposure slit 3
If it is desired to bring the correction point of the projection magnification to the center 304 side of 02, (4), k on the right side of the equation (5) is changed to (kn) (n
Is an integer).

【0032】更にサンプリング間隔Tが小さくなるとア
ライメント計測信号のS/N比が低くなるために起こる
mx(k)及びmy(k)のばらつきが大きくなる。本
実施例においては各サンプリング毎に得られる倍率補正
値をただちに投影光学系演算器211に出力するのでは
なく、重み付け関数を使って平均化処理をしてから出力
している。図6に重み付け関数の一例を示す。重み付け
関数Wkの包絡線601の形状はスリット11の開口の
大きさや投影光学系21の指令倍率に対する応答特性に
応じて変更可能である。又、
Further, when the sampling interval T becomes smaller, the S / N ratio of the alignment measurement signal becomes lower, which causes a larger variation in mx (k) and my (k). In the present embodiment, the magnification correction value obtained for each sampling is not immediately output to the projection optical system computing unit 211, but is output after averaging processing using a weighting function. FIG. 6 shows an example of the weighting function. The shape of the envelope 601 of the weighting function W k can be changed according to the size of the opening of the slit 11 and the response characteristic of the projection optical system 21 with respect to the command magnification. or,

【0033】[0033]

【外2】 なる関係がある。[Outside 2] There is a relationship.

【0034】これによって最終的な補正倍率は下式のよ
うに求められる。
As a result, the final correction magnification is obtained by the following equation.

【0035】[0035]

【外3】 [Outside 3]

【0036】ここで図6のような包絡線形状をした重み
付け関数W(k)を用いると包絡線601のビーク位置
付近に投影倍率の矯正点が移動したような傾向となる。
このようにして求められた倍率MX、MYは走査方向で
あるX方向に関して図5(A)、(B)に示すようなプ
ロファイルになる。
If a weighting function W (k) having an envelope shape as shown in FIG. 6 is used, the correction point of the projection magnification tends to move near the beak position of the envelope 601.
The magnifications MX and MY thus obtained have profiles as shown in FIGS. 5A and 5B in the X direction which is the scanning direction.

【0037】この倍率値は図7に示されたフィルタ関数
Fの入力となり、フィルタ関数Fの出力が最終的に投影
光学系演算器211に引きわたす倍率目標値ΔMとな
る。
This magnification value becomes the input of the filter function F shown in FIG. 7, and the output of the filter function F finally becomes the magnification target value ΔM to be passed to the projection optical system computing unit 211.

【0038】ΔM=Fx{MY(k)}…(10) 本実施例において上式(10)でサンプル時間毎に求め
られた倍率目標値(相対倍率値)はただちに投影光学系
演算器211に対して入力され、投影光学系演算器21
1は投影光学系21の投影倍率が倍率目標値に従うよう
に投影倍率を変更する。
ΔM = F x {MY (k)} (10) In this embodiment, the magnification target value (relative magnification value) obtained for each sample time by the above equation (10) is immediately calculated by the projection optical system calculator 211. Is input to the projection optical system calculator 21.
1 changes the projection magnification so that the projection magnification of the projection optical system 21 follows the magnification target value.

【0039】本実施例においては投影光学系21の倍率
変化は等倍変化のみであるため、投影光学系21の相対
倍率値指令はY成分の補正倍率値で代表させている。X
方向の倍率変化はマスクステージの走査速度VM、ウエ
ハステージの走査速度Vstの速度比率を変化させること
で操作が可能である。しかし露光エリアのスリット巾d
が0より大きな値を持つと投影光学系の投影倍率Nop
スキャン速度比Vst/VMの差によって露光スリット通
過中にパターン像が投影面上を下記(1)式で示すδx
だけ動くようになり、解像度が劣化する。
In this embodiment, since the magnification change of the projection optical system 21 is only the same magnification change, the relative magnification value command of the projection optical system 21 is represented by the correction magnification value of the Y component. X
The change in magnification in the direction can be performed by changing the speed ratio of the scanning speed V M of the mask stage and the scanning speed V st of the wafer stage. However, the slit width d of the exposure area
Has a value larger than 0, a pattern image is formed on the projection surface while passing through the exposure slit by the difference between the projection magnification N op of the projection optical system and the scan speed ratio V st / V M , and δ x is represented by the following formula (1).
However, the resolution deteriorates.

【0040】 (投影面上を動く距離)δx=|Nop−Vst/VM|・d…(11) 従って本実施例においてはδxが一定しきい値を超えな
いような範囲でVstを微調し、基本的にNopの変化に対
してVst/VMが追従するように操作している。
(Distance moving on projection plane) δ x = | N op −V st / V M | · d (11) Therefore, in the present embodiment, δ x does not exceed a certain threshold value. V st is finely adjusted, and basically V st / V M is operated so as to follow changes in N op .

【0041】図7で示したフィルタ関数は、図4を用い
て述べたウエハ上に形成されるパターンの局所的な形状
や配列の傾向やアライメントマークと回路パターンの形
状の相違などが起因して起こるアライメント信号からの
倍率読み取り誤差を補正するものである。Fx(M
X)、Fx(MY)の入力パラメータは補倍率目標値
X、MY以外にもつことができる。
The filter function shown in FIG. 7 is caused by the local shape of the pattern formed on the wafer described with reference to FIG. 4, the tendency of arrangement, the difference in the shape of the alignment mark and the circuit pattern, and the like. This is to correct the magnification reading error from the alignment signal that occurs. F x (M
The input parameters of X) and F x (MY) can have other than the complementary magnification target values M X and M Y.

【0042】走査露光のスリットが通過中に投影倍率の
変化が生じた場合、 Nop=Vst/VM…(12) 満たしていても、パターン像が投影面上を下記(13)
式で示すδx1動くことによる解像度の劣化が生じる。
When the projection magnification changes during the passage of the slit for scanning exposure, even if N op = V st / V M (12) is satisfied, the pattern image on the projection surface is (13) below.
The degradation of resolution occurs due to the movement of δ x1 shown in the equation.

【0043】δx1≒VM・αop・t2 …(13) ここでαopは投影光学系21の倍率が時間の経過に比例
して増加していくと仮定した場合の単位時間における倍
率増加量である。投影倍率の変化による解像度の劣化に
は許容値の上限が存在する。従って本実施例ではF
x{MY(k)}のサンプル時間間隔における変化率が
小さい時は(10)式の関係で相対倍率値が決定される
が、同変化率が大きい場合は変化巾を制限して相対倍率
値を出力する構成となっている。この処理の内容を図8
に示す。
Δ x1 ≈V M · α op · t 2 (13) where α op is the magnification per unit time when it is assumed that the magnification of the projection optical system 21 increases in proportion to the passage of time. It is an increase. There is an upper limit of the allowable value for the deterioration of the resolution due to the change of the projection magnification. Therefore, in this embodiment, F
When the rate of change of x {MY (k)} in the sample time interval is small, the relative magnification value is determined by the relationship of equation (10), but when the rate of change is large, the range of change is limited and the relative magnification value is limited. Is output. The contents of this process are shown in FIG.
Shown in.

【0044】図8において、サンプル時間毎に計測され
るアライメント計測値から逐次求められる相対倍率値F
x{MY(k)}は前回投影光学系21に対して出力さ
れた相対倍率値ΔM(k−1)に対して差分値δFx
求められる(803)。続いてδFxが解像度劣化を規
定する仕様から導かれたしきい値aを絶対値で上回って
いないかを判断する(804)。上回っていない場合
(808)はステップ806に進み、上回っている場合
(801)は上記差分値を差分値として許される上限a
もしくは下限−aに置換する(805)。ステップ80
6では前回投影光学系21に対して出力された相対倍率
値ΔM(k−1)に上記差分値もしくは置換された差分
値を加算して新たな相対倍率値ΔM(k)とする。ステ
ップ807では相対倍率値を次回の演算処理で用いられ
るようにメモリにΔM(k)をストアしている。ステッ
プ802では次回演算のためにパラメータのサンプリン
グ順番を示す引数をインクリメントしている。
In FIG. 8, a relative magnification value F sequentially obtained from alignment measurement values measured at each sample time.
For x {MY (k)}, the difference value δF x is obtained with respect to the relative magnification value ΔM (k−1) output to the projection optical system 21 last time (803). Subsequently, it is determined whether δF x is greater than the absolute value of the threshold value a derived from the specification defining the resolution deterioration (804). When it does not exceed (808), the process proceeds to step 806, and when it exceeds (801), the upper limit a allowed as the difference value is the above difference value.
Alternatively, the lower limit is replaced with -a (805). Step 80
In step 6, the above-mentioned difference value or the replaced difference value is added to the relative magnification value ΔM (k−1) output to the projection optical system 21 last time to obtain a new relative magnification value ΔM (k). In step 807, ΔM (k) is stored in the memory so that the relative magnification value can be used in the next calculation process. In step 802, the argument indicating the sampling order of parameters is incremented for the next calculation.

【0045】このようにして本実施例では投影光学系2
1の倍率変化に対し制限を加えることで解像度の劣化を
規定内におさめようとするものである。またステップ8
04中のパラメータaの値を変えることにより投影光学
系21の投影倍率の変化に対する自由度を変えることが
でき、ユーザー側がロット毎やプロセスに応じて解像度
優先の走査露光か倍率補正(局所的なアライメント補
正)優先の走査露光かを調節することができる。一方図
8に示したフローの他に本発明の応用としてδF xを、
しきい値を設けずに連続的な関数を使って制限する方法
などが考えられる。更に図8に示したフローはアライメ
ント計測をしながらウエハを露光する形態のみならず予
めアライメント計測を行った後に走査露光を行う方式、
グローバルアライメント方式及びプリスキャン方式の走
査露光装置にも適用することが可能である。
Thus, in this embodiment, the projection optical system 2
By limiting the magnification change of 1, the deterioration of resolution
It is intended to stay within the regulations. Step 8
By changing the value of the parameter a in 04
The degree of freedom for changing the projection magnification of the system 21 can be changed.
Yes, the user can set the resolution according to lot or process
Priority scanning exposure or magnification correction (local alignment correction
Positive) priority scanning exposure can be adjusted. On the other hand
ΔF as an application of the present invention in addition to the flow shown in FIG. xTo
How to limit using a continuous function without a threshold
And so on. Furthermore, the flow shown in FIG.
In addition to the form in which the wafer is exposed while measuring the
A method of performing scanning exposure after performing alignment measurement for
Global alignment method and pre-scan method
It can also be applied to inspection exposure apparatuses.

【0046】図9に本発明の他の実施例における投影光
学系21構成図を示す。201〜216は図2において
説明した構成部材と同じ部材である。905a、905
bは夫々シリンドリカルレンズを含むレンズ群であり、
レンズ支持部材906a、906bによって支持されて
いる。これらのシリンドリカルレンズはピエゾ素子90
3、904によって光軸方向に対して微小駆動される。
ピエゾ素子903、904はそれぞれドライバ901、
902を介して投影光学系演算器211の指令のもとに
制御される。シリンドリカルレンズ905a、bは図1
におけるY方向に関しパワーを持ち、他のレンズ201
a〜cによって均等に得られる縮小倍率(本実施例にお
いては1/4)に対して数+ppmのY方向偏倍率をか
ける。レンズ201a〜cは図2の説明において明らか
にされているように光軸方向にレンズ201b及び鏡筒
を駆動することによりXY方向共等しく倍率変化を行う
ことが可能である。従って回転対称なレンズ201a〜
cによるXY方向等しい倍率変化量とシリンドリカルレ
ンズ905a、905bによるY方向偏倍の倍率変化量
の組み合わせにより投影倍率値1/4近傍におけるX方
向及びY方向の偏倍倍率の設定が任意に行うことができ
る構成となっている。投影光学系演算器211に入力さ
れる相対倍率値(倍率目標値)ΔM408は本実施例に
おいてはX成分とY成分の2つのパラメータを持つこと
になる。また図7において説明したフィルタ関数や図8
において示したアルゴリズムは先の実施例と全く同様に
して本実施例に適用されている。ウエハステージ23の
走査速度は実質的に投影光学系21のX方向投影倍率の
変化に合わせて微調される。またシリンドリカルレンズ
905a、905bの代わりに投影光学系21の光路上
にシリンドリカルミラーを配置して、同ミラーの他の光
学系との相対位置もしくは曲率(第3実施例において曲
率を微調する例を提示)を微調する構成が考えられる。
いずれの例にせよシリンドリカル素子等を投影光学系の
光路上に配置するアナモフィック光学系を供給すること
により、同様な機能が実現できる。
FIG. 9 shows a block diagram of the projection optical system 21 in another embodiment of the present invention. 201 to 216 are the same members as the constituent members described in FIG. 905a, 905
b is a lens group including a cylindrical lens,
It is supported by lens support members 906a and 906b. These cylindrical lenses are piezoelectric elements 90
A minute drive is performed in the optical axis direction by 3, 904.
Piezo elements 903 and 904 are drivers 901 and 901, respectively.
It is controlled under the command of the projection optical system calculator 211 via 902. The cylindrical lenses 905a and 905b are shown in FIG.
Has a power in the Y direction in the other lens 201
The reduction magnification (1/4 in this embodiment) that is uniformly obtained by ac is multiplied by the Y direction bias magnification of several + ppm. The lenses 201a to 201c can change the magnification equally in the XY directions by driving the lens 201b and the lens barrel in the optical axis direction as clarified in the description of FIG. Therefore, the rotationally symmetric lenses 201a-
The X-direction and Y-direction demagnification factors in the vicinity of the projection magnification value of 1/4 can be arbitrarily set by combining the XY-direction equal magnification change amount by c and the Y-direction demagnification factor change amount by the cylindrical lenses 905a and 905b. It is configured to be able to. The relative magnification value (magnification target value) ΔM 408 input to the projection optical system calculator 211 has two parameters of the X component and the Y component in this embodiment. In addition, the filter function described in FIG.
The algorithm shown in 1) is applied to this embodiment in exactly the same way as the previous embodiment. The scanning speed of the wafer stage 23 is finely adjusted substantially according to the change of the X-direction projection magnification of the projection optical system 21. Further, instead of the cylindrical lenses 905a and 905b, a cylindrical mirror is arranged on the optical path of the projection optical system 21, and the relative position or curvature of the mirror with respect to other optical systems (an example of finely adjusting the curvature in the third embodiment is presented. ) Can be finely adjusted.
In any case, a similar function can be realized by supplying an anamorphic optical system in which a cylindrical element or the like is arranged on the optical path of the projection optical system.

【0047】またこの構成はアライメント計測をしなが
らウエハを露光する露光方式においても予めアライメン
ト計測を行ったあとに走査露光を行う方式、グローバル
アライメント方式及びプリスキャン方式の走査露光装置
においても適用することが可能である。
Also, this configuration can be applied to a scanning exposure apparatus of a global alignment method and a pre-scan method, in which an exposure method of exposing a wafer while performing alignment measurement is performed, and then scanning exposure is performed after performing alignment measurement in advance. Is possible.

【0048】〔他の実施例〕図10に本発明の第3実施
例を示す。
[Other Embodiments] FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention.

【0049】図10中、図1と同じ番号の部材は図1で
説明した部材と同じ機能を果たす。1001はミラーで
あり、反射面の裏側が閉空間1002になっている。閉
空間1002には流体が封入してあり、流体導入路10
03から流体を流し込まれたり排出されたりすることに
より外部雰囲気に対して差圧を発生させる構成となって
いる。差圧の発生によりミラー1001はミラー面に対
して垂直な方向に圧力が加わり、微少歪曲し、差圧が0
であった時に比べて反射光が作る像の倍率が微少変化す
る。1004は流体の閉空間への流入量を制御するバル
ブユニットであり、1005は同バルブユニットを制御
するコントローラである。1006、1007は1/4
波長板、1008はビームスプリッタである。1009
はアライメント信号を拾うための受光レンズ、1013
はアライメント信号処理装置である。1010はミラ
ー、1011は対物レンズ群である。対物レンズ群10
11はレンズ制御装置1012により制御され、ミラー
1001の微小歪曲による焦点ずれ等を補正する。以上
のような構成により光源9から照射される露光光はスリ
ット11、光学系10を介してレチクル上に到達する。
レチクルを透過した露光光はミラー1001において反
射され、1/4波表板1006、ビームスプリッタ10
08、1/4波表板1007を透過し、ミラー1010
にて反射される。更に反射された露光光はビームスプリ
ッタ1008内の薄膜1013にて反射され、対物レン
ズ群1011を透過しウエハ18上にて結像する。受光
素子1は走査露光中においてもアライメント信号検出が
可能であるため、本実施例においても第1実施例と同様
に走査露光中における倍率の計測とリアルタイムにおけ
る倍率補正が可能である。また本実施例の応用としてミ
ラー1001がシリンドリカルな反射面を生じる歪曲特
性を持ち、レンズ群1011に少なくとも1枚のシリン
ドリカルレンズを持たせることで、X方向もしくはY方
向の偏倍機能を持たせることも可能である。
In FIG. 10, members having the same numbers as those in FIG. 1 perform the same functions as the members explained in FIG. A mirror 1001 has a closed space 1002 on the back side of the reflecting surface. A fluid is enclosed in the closed space 1002, and the fluid introduction path 10
It is configured to generate a differential pressure with respect to the external atmosphere by pouring or discharging a fluid from 03. Due to the generation of the differential pressure, pressure is applied to the mirror 1001 in a direction perpendicular to the mirror surface, causing slight distortion, and the differential pressure becomes 0
The magnification of the image created by the reflected light changes slightly compared to when it was. Reference numeral 1004 is a valve unit that controls the amount of fluid flowing into the closed space, and 1005 is a controller that controls the valve unit. 1/4 for 1006 and 1007
The wave plate 1008 is a beam splitter. 1009
Is a light-receiving lens for picking up an alignment signal, 1013
Is an alignment signal processing device. Reference numeral 1010 is a mirror, and 1011 is an objective lens group. Objective lens group 10
Reference numeral 11 is controlled by the lens control device 1012, and corrects defocusing and the like due to minute distortion of the mirror 1001. With the above configuration, the exposure light emitted from the light source 9 reaches the reticle via the slit 11 and the optical system 10.
The exposure light transmitted through the reticle is reflected by the mirror 1001, and the quarter wave front plate 1006 and the beam splitter 10 are included.
08, 1/4 wave front plate 1007 is transmitted, and the mirror 1010
Is reflected at. Further, the reflected exposure light is reflected by the thin film 1013 in the beam splitter 1008, passes through the objective lens group 1011 and forms an image on the wafer 18. Since the light receiving element 1 can detect the alignment signal even during the scanning exposure, this embodiment can also measure the magnification during the scanning exposure and correct the magnification in real time, as in the first embodiment. Further, as an application of the present embodiment, the mirror 1001 has a distortion characteristic that produces a cylindrical reflecting surface, and the lens group 1011 is provided with at least one cylindrical lens, thereby providing a demagnification function in the X direction or the Y direction. Is also possible.

【0050】以上説明した実施例の効果を次に列挙す
る。
The effects of the embodiments described above will be listed below.

【0051】1.走査露光中のアライメント計測信号か
ら得られる補正倍率値を逐次投影光学系21の投影倍率
値に反映させることにより、走査露光における露光ショ
ットの局所的な倍率ひずみがショット毎に補正できる。
1. By locally reflecting the correction magnification value obtained from the alignment measurement signal during the scanning exposure on the projection magnification value of the projection optical system 21, the local magnification distortion of the exposure shot in the scanning exposure can be corrected for each shot.

【0052】2.投影光学系の走査方向における倍率変
化に対しステージの走査速度を追従させることで投影パ
ターン位置ずれを最小限に抑えた。
2. The displacement of the projection pattern is minimized by making the scanning speed of the stage follow the magnification change in the scanning direction of the projection optical system.

【0053】3.更に同投影光学系をシリンドリカルレ
ンズもしくはシリンドリカルミラーを含んだ構成にする
ことによりX方向、Y方向の投影倍率を互いに独立に補
正できる。
3. Further, by configuring the projection optical system to include a cylindrical lens or a cylindrical mirror, the projection magnifications in the X direction and the Y direction can be corrected independently of each other.

【0054】4.アライメント計測信号から得られる補
正倍率値に対し予め入力された関数もしくはデータテー
ブルにもとづいた変換を加えて投影光学系21の倍率値
とすることにより、プロセスや回路パターン、位置によ
って発生するアライメント計測信号から得られる投影倍
率値と実パターンをアライメントするための倍率値の違
いを補正できるようになった。
4. An alignment measurement signal generated according to a process, a circuit pattern, or a position is obtained by adding a conversion based on a function or a data table input in advance to a correction magnification value obtained from the alignment measurement signal to obtain a magnification value of the projection optical system 21. It has become possible to correct the difference between the projection magnification value obtained from the above and the magnification value for aligning the actual pattern.

【0055】5.ミラーの背面に設けた閉空間を流体で
満たし、流体の量を制御することにより閉空間と外部雰
囲気の間に差圧を発生させて同ミラーを微少歪曲させる
ことで投影倍率の微少変化を実現した。
5. A closed space provided on the back side of the mirror is filled with fluid, and by controlling the amount of fluid, a differential pressure is generated between the closed space and the external atmosphere, and the mirror is slightly distorted to realize a slight change in projection magnification. did.

【0056】6.倍率計算処理に必要な複数のアライメ
ント計測データ群より得られた補正倍率値に対し、重み
付け関数を乗じて局所的な補正倍率値を求めることによ
り、アライメント計測信号値のS/Nやノイズ等の影響
を受けにくい安定した補正倍率値の計算ができる。
6. By multiplying a correction magnification value obtained from a plurality of alignment measurement data groups necessary for magnification calculation processing by a weighting function to obtain a local correction magnification value, S / N of alignment measurement signal values, noise, etc. It is possible to calculate a stable correction magnification value that is not easily affected.

【0057】7.走査露光中に変化し得る投影光学系2
1の投影倍率値の一定時間における巾を制限することに
より、倍率補正に起因する解像度劣化を限度内に抑え
た。
7. Projection optical system 2 that can change during scanning exposure
By limiting the width of the projection magnification value of 1 in a certain period of time, the deterioration of resolution due to magnification correction was suppressed within the limit.

【0058】8.倍率値の変化巾を可変とすることによ
り、走査露光における倍率(アライメント)優先/解像
度優先の設定をユーザーが自由に設定できるようになっ
た。
8. By making the change width of the magnification value variable, the user can freely set the magnification (alignment) priority / resolution priority in scanning exposure.

【0059】レチクルのパターンとウェハのパターン間
の整合状態を悪化させる要因として、ウェハに酸化成
膜、イオン打ち込み、エッチング等の処理を施すうちに
ウェハが初期の形状から変形する問題がある。この変形
は、投影露光時に、主にパターンの倍率変化として表わ
れる。
As a factor for deteriorating the matching state between the reticle pattern and the wafer pattern, there is a problem that the wafer is deformed from its initial shape while being subjected to processing such as oxide film formation, ion implantation and etching. This deformation mainly appears as a change in magnification of the pattern during projection exposure.

【0060】ウェハの変形具合は、基板の結晶軸方向と
そうでない方向では異なる事が多く、倍率や直交性は一
様ではない。またウェハの中心からの距離に関係して熱
による拡大縮小量が変わるので、ウェハの中心近傍のパ
ターンの変形量を、外周近傍のパターンの変形量は異な
り、ウェハ内には非線形な形状をもつパターンが種々存
在する。
The degree of deformation of the wafer is often different in the crystal axis direction of the substrate and in the other direction, and the magnification and orthogonality are not uniform. Further, since the amount of enlargement / reduction due to heat changes depending on the distance from the center of the wafer, the amount of deformation of the pattern near the center of the wafer is different from the amount of deformation of the pattern near the outer periphery, and the wafer has a non-linear shape. There are various patterns.

【0061】その上、半導体製造工程は全工程を同一投
影露光装置で実施するとは限らず、他装置で前工程を露
光したパターンに対して、マスクパターンを整合させよ
うとした場合、投影光学系同志の歪曲収差のマッチング
や、走査露光系の走査方向の曲がり(弓なり形状とな
る)のマッチングが成されていないと、基板のパターン
の非線形形状ずれとして認識される。
Moreover, in the semiconductor manufacturing process, all the steps are not always carried out by the same projection exposure apparatus. When it is attempted to align the mask pattern with the pattern exposed in the previous step by another apparatus, the projection optical system is used. If the matching of the distortion aberrations between them and the matching of the bending (in a bow shape) in the scanning direction of the scanning exposure system are not performed, it is recognized as a non-linear shape shift of the substrate pattern.

【0062】上記各実施例や以下に述べる各実施例の走
査型投影露光装置によれば、この種のウェハのパターン
の非線形な形状ずれがあっても、正確にレチクルのパタ
ーンとウェハのパターンを重ね合わせることが可能であ
る。
According to the scanning projection exposure apparatus of each of the above embodiments and each of the embodiments described below, the reticle pattern and the wafer pattern can be accurately formed even if there is a non-linear shape deviation of the wafer pattern of this type. It is possible to overlap.

【0063】図11は本発明の別の実施例の走査露光装
置の概略図である。原画であるマスクMは、不図示のレ
ーザー干渉計の出力に基づいてXY方向の駆動が制御さ
れるマスクステージ14によって装置本体に支持されて
いる。一方、露光基板であるウェハ18は、やはり不図
示のレーザー干渉計の出力に基づいてXY方向の駆動が
制御されるウエハステージ23により装置本体に支持さ
れている。このマスクMとウェハ18は投影光学系21
を介して光学的に共役な位置に置かれており、不図示の
照明系からのスリット状露光光領域116が、投影光学
系21の投影倍率に比した大きさでマスクMのパターン
像をウェハ3に投影している。走査露光は、この露光光
116に対してマスクステージ14とウェハステージ2
3の両方を光学系21の投影倍率に応じた速度比でX方
向に走査することにより行なわれる。マスク1上のパタ
ーン領域21全面をウェハ3上の転写領域22に転写す
る。本図では、レンズ等の屈折素子で構成した投影光学
系2を示したが、図10に示したような反射素子と屈折
素子とを組み合わせた投影光学系であっても構わない
し、投影倍率も本図のように等倍以外にも縮小であって
も構わない。又、ウェハ18の外形は本図に規定される
ものではなく、縮小投影光学系を用いた場合、ウェハ1
8は複数の転写領域22を持つ事となる。
FIG. 11 is a schematic view of a scanning exposure apparatus according to another embodiment of the present invention. The mask M, which is an original image, is supported on the apparatus main body by a mask stage 14 whose driving in the XY directions is controlled based on the output of a laser interferometer (not shown). On the other hand, the wafer 18, which is an exposure substrate, is supported by the apparatus main body by a wafer stage 23 whose XY drive is controlled based on the output of a laser interferometer (not shown). The mask M and the wafer 18 are connected to the projection optical system 21.
The slit-shaped exposure light region 116 from an illumination system (not shown) is placed at an optically conjugate position via the wafer and forms a pattern image of the mask M on the wafer with a size corresponding to the projection magnification of the projection optical system 21. 3 is projected. The scanning exposure is performed by using the exposure light 116 for the mask stage 14 and the wafer stage 2.
The scanning is performed in the X direction at a speed ratio according to the projection magnification of the optical system 21. The entire surface of the pattern area 21 on the mask 1 is transferred to the transfer area 22 on the wafer 3. In this figure, the projection optical system 2 composed of a refraction element such as a lens is shown. However, a projection optical system in which a reflection element and a refraction element as shown in FIG. As shown in this figure, the reduction may be other than the same size. Further, the outer shape of the wafer 18 is not defined in this figure, and when the reduction projection optical system is used, the wafer 1
8 has a plurality of transfer areas 22.

【0064】マスクMとウェハ18の整合状態は、観察
顕微鏡117を用いて検出される。まずマスクMを本体
に支持した後、マスクMの原画の描画状態を計測する。
観察顕微鏡117によってマスクM上に複数個配置され
たマスクマーク151を観察し、顕微鏡117からの信
号はマーク検出信号1101で処理されたマスクマーク
151の位置情報として演算処理回路1102に送られ
る。その観察時のマスクステージ14の位置は、不図示
のレーザー干渉計で検出されているので、ステージ位置
が駆動制御手段1103より演算処理回路1102に送
られ、マスクマーク151の位置情報と対応した形で記
憶される。この計測を複数個のマスクマーク151に対
し、不図示のレーザー干渉計で制御しながらマスクステ
ージ14を駆動させて順次繰り返してゆくことにより、
マスクMの原画の描画状態が判明する事となる。マスク
マーク151は、マスクM上のパターン領域121と同
時に描画されており、パターン領域121の描画原点や
描画倍率や描画直交度を代表している。描画倍率や描画
直交度を計測する際には、マスクマーク151は最低3
個以上必要となり、描画誤差の非線形成分を計測するに
は更に多くのマスクマーク151が必要である。
The alignment state between the mask M and the wafer 18 is detected by using the observation microscope 117. First, after supporting the mask M on the main body, the drawing state of the original image of the mask M is measured.
A plurality of mask marks 151 arranged on the mask M are observed by the observation microscope 117, and a signal from the microscope 117 is sent to the arithmetic processing circuit 1102 as position information of the mask mark 151 processed by the mark detection signal 1101. Since the position of the mask stage 14 at the time of the observation is detected by a laser interferometer (not shown), the stage position is sent from the drive control means 1103 to the arithmetic processing circuit 1102 and has a shape corresponding to the position information of the mask mark 151. Remembered in. By repeating this measurement for the plurality of mask marks 151 by controlling the mask interferometer (not shown) and driving the mask stage 14, the measurement is repeated.
The drawing state of the original image of the mask M will be known. The mask mark 151 is drawn at the same time as the pattern area 121 on the mask M, and represents the drawing origin, drawing magnification, and drawing orthogonality of the pattern area 121. When measuring the drawing magnification and drawing orthogonality, the mask mark 151 should be at least 3
More than one mask mark 151 is required, and more mask marks 151 are required to measure the non-linear component of the drawing error.

【0065】また本図ではマスクマーク151はパター
ン領域121を挾むように配置されているが、パターン
領域121内に配置しても何ら問題はなく、形状も十字
に限定される訳ではなく、パターン領域121に描かれ
た実素子パターンをマスクマークとして計測しても構わ
ない。
Further, in this figure, the mask mark 151 is arranged so as to sandwich the pattern area 121, but there is no problem even if it is arranged in the pattern area 121, and the shape is not limited to the cross shape. The actual element pattern drawn at 121 may be measured as a mask mark.

【0066】次に、ウェハ18の転写領域122の周辺
に配置されたウェハマーク152を、観察顕微鏡117
により、補正光学素子118と投影光学系21を介して
観察する。補正光学素子118は、観察顕微鏡117の
観察光波長が露光光と異なる場合に生じる投影光学系2
1の色収差を補正する物であり、露光光116の光路に
干渉しない位置に配置される事が望ましい。観察顕微鏡
117が露光光と同一の波長の光でウェハマーク152
を観察する場合には、補正光学素子8は不要となる。
Next, the wafer mark 152 arranged around the transfer region 122 of the wafer 18 is observed with the observation microscope 117.
Thus, the image is observed through the correction optical element 118 and the projection optical system 21. The correction optical element 118 is a projection optical system 2 generated when the observation light wavelength of the observation microscope 117 is different from the exposure light.
It is an object that corrects the chromatic aberration of No. 1 and is preferably arranged at a position where it does not interfere with the optical path of the exposure light 116. The observation microscope 117 uses the light having the same wavelength as the exposure light to generate the wafer mark 152.
When observing, the correction optical element 8 becomes unnecessary.

【0067】観察顕微鏡117によってウェハ18の転
写領域122の周辺に複数個配置されたウェハマーク1
52を観察し、顕微鏡117からの信号はマスクマーク
151の場合と同様にマーク検出手段1101で処理さ
れウェハマーク152の位置情報として演算処理回路1
102に送られる。その観察時のウェハステージ23の
位置は、不図示のレーザー干渉形で検出されているの
で、ステージ位置が駆動制御手段1103より演算処理
回路1102に送られ、ウェハマーク152の位置情報
と対応した形で記憶される。この計測を複数個のウェハ
マーク152に対し、不図示のレーザー干渉計で制御し
ながらウェハステージ23を駆動させて順次繰り返して
ゆくことにより、ウェハ18上の転写領域122の形状
が判明する事となる。この転写領域122の形状は、投
影光学系21を介しての観察であるので、投影光学系2
1の投影倍率の変動分を含んだものとして観察顕微鏡1
17及びマーク検出手段1101で処理される事とな
る。
A plurality of wafer marks 1 arranged by the observation microscope 117 around the transfer area 122 of the wafer 18.
52 is observed, and the signal from the microscope 117 is processed by the mark detection means 1101 as in the case of the mask mark 151, and the arithmetic processing circuit 1 is used as the position information of the wafer mark 152.
Sent to 102. Since the position of the wafer stage 23 at the time of the observation is detected by a laser interference type (not shown), the stage position is sent from the drive control means 1103 to the arithmetic processing circuit 1102 and has a shape corresponding to the position information of the wafer mark 152. Remembered in. The shape of the transfer area 122 on the wafer 18 can be determined by sequentially repeating this measurement for the plurality of wafer marks 152 by controlling the wafer interferometer (not shown) while driving the wafer stage 23. Become. Since the shape of the transfer area 122 is observed through the projection optical system 21, the projection optical system 2
Observation microscope 1 as including the variation of the projection magnification of 1
17 and the mark detection means 1101.

【0068】投影光学系21が縮小投影光学系である場
合には、ウェハ18上の転写領域122を複数個存在す
る事が多い。その場合には、上記ウェハマーク152の
位置情報の計測を各転写領域122に対してそれぞれ実
施し、演算処理回路1102上で各転写領域122毎の
形状として記憶される事となる。
When the projection optical system 21 is a reduction projection optical system, there are often a plurality of transfer areas 122 on the wafer 18. In that case, the position information of the wafer mark 152 is measured for each transfer area 122 and is stored as the shape of each transfer area 122 on the arithmetic processing circuit 1102.

【0069】なお、転写領域122の形状として倍率や
直交度を計測するには、ウェハマーク152は最低3個
以上必要であり、非線形成分の形状まで計測するには、
更に多くのウェハマーク152が必要となる。また配置
場所、形状は本実施例に束縛される物ではなく、任意で
ある。
Note that at least three wafer marks 152 are required to measure the magnification and orthogonality as the shape of the transfer area 122.
More wafer marks 152 are required. Further, the location and shape are not limited to those in the present embodiment, and are arbitrary.

【0070】計測されたマスクM上のパターン領域12
1の描画状態形状と、ウェハ18上の転写領域122の
形状のズレが、露光転写する際の誤差となる。この誤差
は、走査露光中、誤差を記憶している演算処理回路11
02から駆動制御手段1103へ、露光転写誤差を補正
する走査駆動方法が指示され、不図示のレーザー干渉計
を用いてマスクステージ4とウェハステージ5の位置を
制御しつつ走査露光し、かつ投影光学系21内の一部の
光学素子を駆動する事により補正され、パターン領域1
21は良好な合わせ精度でウェハ18上の転写領域12
2に転写される。
The measured pattern area 12 on the mask M
The deviation between the drawing state shape of No. 1 and the shape of the transfer area 122 on the wafer 18 causes an error in the exposure transfer. This error is the arithmetic processing circuit 11 that stores the error during scanning exposure.
02, the drive control unit 1103 is instructed to perform a scanning drive method for correcting an exposure transfer error, and scanning exposure is performed while controlling the positions of the mask stage 4 and the wafer stage 5 using a laser interferometer (not shown), and the projection optical system is used. The pattern area 1 is corrected by driving some optical elements in the system 21.
21 is the transfer area 12 on the wafer 18 with good alignment accuracy.
Transferred to 2.

【0071】第1の例として、図12(A)に示す様
に、パターン領域121と転写領域122に非線形の直
交度誤差が生じている場合を考える。図12(A)で
は、転写領域122が変形している図になっているが、
パターン領域121が変形している場合でも相対的な問
題であり、以下の補正走査露光が実施されると考えて良
い。
As a first example, consider a case where a non-linear orthogonality error occurs in the pattern area 121 and the transfer area 122, as shown in FIG. Although the transfer area 122 is deformed in FIG. 12A,
Even if the pattern area 121 is deformed, it is a relative problem, and it can be considered that the following correction scanning exposure is performed.

【0072】まず、演算処理回路1102から駆動制御
手段1103への指示により、図12(A)のように露
光光116に対し、パターン領域121と転写領域12
2の走査開始辺を合わせ込む。次に演算処理回路110
2から駆動制御手段1103へ、直交度誤差θを補正す
る走査駆動方法として、マスクステージ14又はウェハ
ステージ23を直交度誤差θ分、斜め方向に駆動するよ
うに指示が出され、不図示のレーザー干渉形を用いて位
置を制御しながら、図12(B)→(C)のように露光
光116に対し動かす。この時、直交度誤差θがθ1、
θ2、θ3のように一定値ではなく連続的に変化してい
る場合は、それに準じてマスクステージ14又はウェハ
ステージ23の斜め方向駆動量も変化させていく事によ
り、非線形の直交誤差も補正できる。この結果、パター
ン領域121は高精度に転写領域122に重ね合わせ転
写されることができる。
First, according to an instruction from the arithmetic processing circuit 1102 to the drive control means 1103, the pattern area 121 and the transfer area 12 are exposed to the exposure light 116 as shown in FIG.
The scanning start sides of 2 are aligned. Next, the arithmetic processing circuit 110
2 instructs the drive control means 1103 to drive the mask stage 14 or the wafer stage 23 in an oblique direction by the orthogonality error θ, as a scanning drive method for correcting the orthogonality error θ. While controlling the position using the interference type, the exposure light 116 is moved as shown in FIG. 12 (B) → (C). At this time, the orthogonality error θ is θ1,
When θ2 and θ3 are not constant values but continuously change, the amount of drive in the oblique direction of the mask stage 14 or the wafer stage 23 is also changed accordingly, so that the nonlinear orthogonal error can be corrected. . As a result, the pattern area 121 can be superposed and transferred onto the transfer area 122 with high accuracy.

【0073】第2の例として、図13(A)に示す様
に、パターン領域121と転写領域122に走査露光方
向に非線形の倍率誤差が生じている場合を考える。図1
3(A)では、転写領域122が変形している図になっ
ているが、パターン領域121が変形している場合でも
相対的な問題であり、以下の補正走査露光が実施される
と考えて良い。
As a second example, consider a case where a nonlinear magnification error occurs in the pattern exposure area 121 and the transfer area 122 in the scanning exposure direction, as shown in FIG. Figure 1
In FIG. 3A, the transfer area 122 is deformed, but it is a relative problem even when the pattern area 121 is deformed, and it is considered that the following correction scanning exposure is performed. good.

【0074】まず、演算処理回路1102から駆動制御
手段1103への指示により、図13(A)のように露
光光16に対し、パターン領域121と転写領域122
の走査開始辺を合わせ込む。次に演算処理回路1102
から駆動制御手段1103へ、走査方向倍率誤差βx
(βx=1wx/1mx 1wx:転写領域122の走
査方向マーク間距離 1mz:パターン領域121の走
査方向に関するマーク間距離)を補正する走査駆動方法
として、マスクステージ14又はウェハステージ23を
走査方向の倍率誤差βx分、相対速度を変えながら駆動
するよう指示が出され、不図示のレーザー干渉計を用い
て位置を制御しながら、図13(B)→(C)のように
露光光16に対し動かす。この時、走査方向倍率誤差β
xがβx1、βx2のように一定値ではなく連続的に変
化している場合は、それに準じてマスクステージ14又
はウェハステージ23の相対速度変化量も変化させてい
く事により、非線形な走査方向の倍率誤差も補正でき
る。この結果、パターン領域121は高精度に転写領域
22に重ね合わせ転写されることができる。
First, in accordance with an instruction from the arithmetic processing circuit 1102 to the drive control means 1103, the pattern area 121 and the transfer area 122 are exposed to the exposure light 16 as shown in FIG.
Align the scanning start sides of. Next, the arithmetic processing circuit 1102
To drive control means 1103, scanning direction magnification error βx
As a scanning driving method for correcting (βx = 1wx / 1mx 1wx: inter-mark distance in the scanning direction of the transfer region 122 1mz: inter-mark distance in the scanning direction of the pattern region 121), the mask stage 14 or the wafer stage 23 is magnified in the scanning direction. An instruction is issued to drive while changing the relative speed by the amount of error βx, and the position is controlled using a laser interferometer (not shown), and the exposure light 16 is moved as shown in FIG. 13 (B) → (C). . At this time, the scanning direction magnification error β
When x is not a constant value such as βx1 and βx2 but continuously changes, the relative speed change amount of the mask stage 14 or the wafer stage 23 is also changed accordingly, thereby changing the nonlinear scanning direction. Magnification error can also be corrected. As a result, the pattern area 121 can be transferred onto the transfer area 22 with high accuracy.

【0075】第3の例として、図14(A)に示す様
に、パターン領域121と転写領域122に非走査露光
方向に非線形の倍率誤差が生じている場合を考える。図
14(A)では、転写領域122が変形している図にな
っているが、パターン領域121が変形している場合で
も相対的な問題であり、以下の補正走査露光が実施され
ると考えて良い。
As a third example, consider the case where a non-linear magnification error occurs in the pattern area 121 and the transfer area 122 in the non-scanning exposure direction, as shown in FIG. Although the transfer area 122 is deformed in FIG. 14A, it is a relative problem even when the pattern area 121 is deformed, and it is considered that the following correction scanning exposure is performed. Good.

【0076】まず、演算処理回路1102から駆動制御
手段1103への指示により、図14(A)のように露
光光116に対し、パターン領域121と転写領域12
2の走査開始辺を互いに合わせ込む。次に演算処理回路
1102から駆動制御手段1103へ、非走査方向倍率
誤差βy(βy=1wy/1my 1wy:転写領域1
22の非走査方向のマーク間距離 1my:パターン領
域121の非走査方向マーク間の距離)を補正する走査
駆動方法として、投影光学系21内の光学素子を非走査
方向倍率誤差βy分駆動してから、マスクステージ14
又はウェハステージ23を駆動するよう指示が出され、
不図示のレーザー干渉計を用いて位置を制御しながら、
図14(B)→(C)のように露光光16に対し動か
す。この時、非走査方向倍率誤差βyがβy1、βy2
のように一定値ではなく連続的に変化している場合は、
それに準じて投影光学系21内の光学倍率補正用の光学
素子の駆動量も、マスクステージ14又はウェハステー
ジ23の走査露光駆動に合わせて変化させていく事によ
り、非線形な非走査方向の倍率誤差も補正できる。この
結果、パターン領域121は高精度に転写領域122に
重ね合わせ転写されることができる。
First, in accordance with an instruction from the arithmetic processing circuit 1102 to the drive control means 1103, the pattern area 121 and the transfer area 12 are exposed to the exposure light 116 as shown in FIG.
The scanning start sides of 2 are aligned with each other. Next, from the arithmetic processing circuit 1102 to the drive control means 1103, the non-scanning direction magnification error βy (βy = 1wy / 1my 1wy: transfer area 1
As a scan driving method for correcting the mark-to-mark distance 22 in the non-scan direction 1 my: the distance between the marks in the pattern area 121 in the non-scan direction, the optical element in the projection optical system 21 is driven by the non-scan direction magnification error βy. From the mask stage 14
Or, an instruction is issued to drive the wafer stage 23,
While controlling the position using a laser interferometer (not shown),
The exposure light 16 is moved as shown in FIG. At this time, the non-scanning direction magnification error βy is βy1, βy2.
If it changes continuously instead of a constant value like
In accordance therewith, the driving amount of the optical element for correcting the optical magnification in the projection optical system 21 is also changed in accordance with the scanning exposure driving of the mask stage 14 or the wafer stage 23, so that a nonlinear magnification error in the non-scanning direction is obtained. Can also be corrected. As a result, the pattern area 121 can be superposed and transferred onto the transfer area 122 with high accuracy.

【0077】パターン領域121と転写領域22のあら
ゆる形状ズレは、図12〜図14の3例の複合要素で発
生すると考えられる。図15は、直交度誤差と非走査方
向倍率誤差が複合している形状ズレであり、上記直交度
誤差補正工程と非走査方向倍率誤差補正工程を同時に実
施すれば、補正は可能である。
It is considered that any shape deviation between the pattern area 121 and the transfer area 22 occurs in the composite element of the three examples shown in FIGS. FIG. 15 shows a shape deviation in which the orthogonality error and the non-scanning direction magnification error are combined, and the correction can be made by simultaneously performing the orthogonality error correction step and the non-scanning direction magnification error correction step.

【0078】よって、パターン領域121と転写領域1
22のあらゆる非線形形状ズレを高精度に重ね合わせる
事ができるものである。
Therefore, the pattern area 121 and the transfer area 1
It is possible to superimpose all 22 non-linear shape deviations with high accuracy.

【0079】以上、図12〜図15で示した各種走査露
光の形態は、図1、2、9、10で説明した各種走査型
露光装置により実施できる。
As described above, the forms of the various scanning exposures shown in FIGS. 12 to 15 can be carried out by the various scanning type exposure apparatuses described in FIGS.

【0080】前記実施例における観察顕微鏡6、117
をマスクマーク12、151のみを計測するものとし、
ウェハマーク22、152を計測する専用観察顕微鏡1
19を投影光学系21を介さないかたちで構成しても良
い。
The observation microscopes 6 and 117 in the above embodiment
Is to measure only the mask marks 12 and 151,
Dedicated observation microscope 1 for measuring the wafer marks 22, 152
19 may be configured without the projection optical system 21.

【0081】そこでは、図16に示すように投影光学系
21を隣接する形でオフアクシス観察顕微鏡119を構
成した。これにより、ウェハマーク22、152の高精
度計測がプロセスによらず可能となり、パターン領域1
21と転写領域122の非線形形状ズレの高精度補正が
実現される。
Here, as shown in FIG. 16, the off-axis observation microscope 119 was constructed with the projection optical system 21 adjacent to each other. This enables highly accurate measurement of the wafer marks 22, 152 regardless of the process, and the pattern area 1
Highly accurate correction of the non-linear shape deviation between the transfer area 21 and the transfer area 122 is realized.

【0082】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施例を説明する。図17は半導体デ
バイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶
パネルやCCD等)の製造のフローを示す。ステップ1
(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ス
テップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形
成したマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ製
造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記
用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術に
よってウエハ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によって
作製されたウエハを用いて半導体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で作製された半導体デ
バイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これ
が出荷(ステップ7)される。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 17 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (semiconductor chip such as IC or LSI, liquid crystal panel, CCD or the like). Step 1
In (Circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by the lithography technique using the mask and the wafer prepared above. The next step 5 (assembly) is called a post-process, which is a process of forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in step 4, and an assembly process (dicing, bonding),
It includes steps such as packaging (chip encapsulation). In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0083】図18は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステッ
プ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部
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
らのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。
FIG. 18 shows the detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), parts other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0084】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device which has been difficult to manufacture in the past.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上、本発明によればレチクルのパター
ンをウエハ上のパターン領域に正確に重ね合わせること
ができるので、より微細なデバイスを製造することが可
能になる。
As described above, according to the present invention, the pattern of the reticle can be accurately overlapped with the pattern area on the wafer, so that a finer device can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の投影光学系の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a projection optical system in FIG.

【図3】ウエハ上の露光ショットと位置合わせマークを
示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing exposure shots and alignment marks on a wafer.

【図4】図1の装置の走査制御系を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a scan control system of the apparatus shown in FIG.

【図5】走査位置と投影倍率の関係についての関数を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a function regarding a relationship between a scanning position and a projection magnification.

【図6】重み付け関数を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a weighting function.

【図7】フィルタ関数を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a filter function.

【図8】図1の装置の倍率制御法の一例を示すフローチ
ャート図である。
8 is a flow chart showing an example of a magnification control method of the apparatus of FIG.

【図9】本発明の他の実施例に係る投影光学系の構成を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a projection optical system according to another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の別の実施例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の別の実施例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.

【図12】図11の装置を用いる走査露光の様子を示す
図である。
12 is a diagram showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG.

【図13】図11の装置を用いる走査露光の様子を示す
図である。
13 is a diagram showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG.

【図14】図11の装置を用いる走査露光の様子を示す
図である。
14 is a diagram showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG.

【図15】図11の装置を用いる走査露光の様子を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG.

【図16】本発明の別の実施例を示す概略図である。FIG. 16 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.

【図17】半導体デバイスの製造フローを示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing a manufacturing flow of a semiconductor device.

【図18】図11のウエハプロセスを示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the wafer process of FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M レチクル 6 アライメント計測ユニット 18 ウエハ 12 レチクルアライメントマーク 21 投影光学系 22 ウエハアライメントマーク 206 レンズ駆動圧供給源 211 投影光学系演算器 M reticle 6 alignment measurement unit 18 wafer 12 reticle alignment mark 21 projection optical system 22 wafer alignment mark 206 lens driving pressure supply source 211 projection optical system calculator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7352−4M H01L 21/30 515 F 7352−4M 516 7352−4M 520 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location 7352-4M H01L 21/30 515 F 7352-4M 516 7352-4M 520

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光光で照明された原板のパターンを投
影光学系により基板上に投影し、前記露光光及び前記投
影光学系に対して前記原板及び前記基板を走査する段階
を含む露光方法において、前記投影光学系の投影倍率を
走査中に変えることにより前記原板のパターンを前記基
板上のパターン領域に正確に重ね合わせることを特徴と
する露光方法。
1. An exposure method comprising: projecting a pattern of an original plate illuminated with exposure light onto a substrate by a projection optical system, and scanning the original plate and the substrate with respect to the exposure light and the projection optical system. An exposure method characterized in that the pattern of the original plate is accurately superimposed on the pattern area on the substrate by changing the projection magnification of the projection optical system during scanning.
【請求項2】 前記投影光学系の走査方向の投影倍率と
走査方向に直交する方向の投影倍率を互いに異ならしめ
た状態で、前記原板のパターンを前記投影光学系により
前記基板上に投影することを特徴とする請求項1の露光
方法。
2. The pattern of the original plate is projected onto the substrate by the projection optical system in a state where the projection magnification of the projection optical system in the scanning direction and the projection magnification in the direction orthogonal to the scanning direction are different from each other. The exposure method according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記投影光学系の前記走査方向の投影倍
率に前記原板と前記基板の走査速度の比がほぼ一致する
よう前記原板と前記基板を走査することを特徴とする請
求項1、2の露光方法。
3. The original plate and the substrate are scanned such that the ratio of the scanning speeds of the original plate and the substrate is substantially equal to the projection magnification of the projection optical system in the scanning direction. Exposure method.
【請求項4】 前記投影光学系の投影倍率を走査方向に
関する位置の関数として求めておき、前記関数に応じて
前記投影光学系の投影倍率を走査中に変えることを特徴
とする請求項1、2の露光方法。
4. The projection magnification of the projection optical system is obtained as a function of the position in the scanning direction, and the projection magnification of the projection optical system is changed during scanning according to the function. 2 exposure method.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいづれかの露光
方法を用いる走査型露光装置において、前記露光光及び
前記投影光学系に対して前記原板及び前記基板を走査す
る走査手段と、前記原板の位置合わせマークに対する前
記基板の位置合わせマークの位置を前記投影光学系を介
して検出する位置ずれ検出手段と、前記位置ずれ検出手
段による検出結果に応じて走査中に前記投影光学系の投
影倍率を変える倍率制御手段とを有することを特徴とす
る走査型露光装置。
5. A scanning type exposure apparatus using any one of the exposure methods according to claim 1; scanning means for scanning the original plate and the substrate with respect to the exposure light and the projection optical system; and the original plate. Position detection mark for detecting the position of the alignment mark of the substrate with respect to the alignment mark of the substrate via the projection optical system, and the projection magnification of the projection optical system during scanning according to the detection result of the position displacement detection device. And a magnification control means for changing the scanning magnification.
【請求項6】 前記投影光学系の走査方向の投影倍率に
応じて前記原板と前記基板の走査速度の比を変えるべく
前記走査手段を制御する走査制御手段を備えることを特
徴とする請求項5の走査型露光装置。
6. The scanning control means for controlling the scanning means to change the ratio of the scanning speeds of the original plate and the substrate according to the projection magnification of the projection optical system in the scanning direction. Scanning exposure equipment.
【請求項7】 前記原板及び/または前記基板の走査方
向に関する位置を検出する位置検出手段を有し、前記倍
率制御手段が、前記位置ずれ検出手段による検出結果と
前記位置検出手段による検出結果とに応じて前記投影光
学系の投影倍率を変えることを特徴とする請求項5、6
の走査型露光装置。
7. A position detecting means for detecting a position of the original plate and / or the substrate in a scanning direction, wherein the magnification control means detects a detection result of the position deviation detecting means and a detection result of the position detecting means. 7. The projection magnification of the projection optical system is changed according to
Scanning exposure equipment.
【請求項8】 前記倍率制御手段が、前記位置ずれ検出
手段による検出結果を用いて前記投影光学系の投影倍率
を走査方向に関する位置の関数として求め、前記関数に
応じて前記投影光学系の投影倍率を走査中に変えること
を特徴とする請求項7の走査型露光装置。
8. The magnification control means obtains the projection magnification of the projection optical system as a function of the position in the scanning direction by using the detection result of the positional deviation detection means, and the projection of the projection optical system according to the function. 8. The scanning exposure apparatus according to claim 7, wherein the magnification is changed during scanning.
【請求項9】 前記倍率制御手段が、前記関数に重み付
け関数を乗じて得た関数に応じて前記投影光学系の投影
倍率を走査中に変えることを特徴とする請求項8の走査
型露光装置。
9. The scanning exposure apparatus according to claim 8, wherein the magnification control means changes the projection magnification of the projection optical system during scanning in accordance with a function obtained by multiplying the function by a weighting function. .
【請求項10】 前記位置ずれ検出手段が位置ずれの検
出を露光前に行うことを特徴とする請求項7〜9の走査
型露光装置。
10. The scanning exposure apparatus according to claim 7, wherein the positional deviation detecting means detects the positional deviation before exposure.
【請求項11】 前記位置ずれ検出手段が位置ずれの検
出を露光中に行うことを特徴とする請求項7、8の走査
型露光装置。
11. The scanning type exposure apparatus according to claim 7, wherein said positional deviation detecting means detects positional deviation during exposure.
【請求項12】 前記投影光学系が光軸方向に移動可能
な可動レンズを備え、前記倍率制御手段が前記可動レン
ズを移動せしめることにより前記投影光学系の投影倍率
を変えることを特徴とする請求項5の走査型露光装置。
12. The projection optical system comprises a movable lens movable in the optical axis direction, and the magnification control means changes the projection magnification of the projection optical system by moving the movable lens. Item 5. The scanning exposure apparatus according to item 5.
【請求項13】 前記可動レンズがシリンドリカルレン
ズまたはシリンドリカルミラーを有することを特徴とす
る請求項12の走査型露光装置。
13. The scanning exposure apparatus according to claim 12, wherein the movable lens has a cylindrical lens or a cylindrical mirror.
【請求項14】 前記投影光学系が曲率が可変なミラー
を備え、前記倍率制御手段が前記ミラーの曲率を変える
ことにより前記投影光学系の投影倍率を変えることを特
徴とする請求項5の走査型露光装置。
14. The scanning according to claim 5, wherein the projection optical system includes a mirror having a variable curvature, and the magnification control means changes the projection magnification of the projection optical system by changing the curvature of the mirror. Type exposure equipment.
【請求項15】 前記ミラーが表面を反射面とした板状
ミラーであり、前記倍率制御手段が前記ミラーの曲率を
変えるべく前記板状ミラーの表面側と背面側の雰囲気の
圧力の差を変える圧力変更手段を有することを特徴とす
る請求項14の走査型露光装置。
15. The mirror is a plate-shaped mirror having a reflecting surface, and the magnification control means changes the pressure difference between the atmosphere on the front side and the back side of the plate-shaped mirror to change the curvature of the mirror. 15. The scanning exposure apparatus according to claim 14, further comprising a pressure changing unit.
【請求項16】 前記圧力変更手段は前記板状ミラーの
背面側に設けた閉空間内に蓄積する流体の流入量と流出
量を変える手段を有することを特徴とする請求項15の
走査型露光装置。
16. The scanning exposure according to claim 15, wherein the pressure changing means has a means for changing an inflow amount and an outflow amount of a fluid accumulated in a closed space provided on the back side of the plate-shaped mirror. apparatus.
【請求項17】 前記倍率制御手段が、所定時間内に予
め決めた倍率変化量に関する閾値を越えないよう前記投
影光学系の倍率を変えることを特徴とする請求項5の走
査型露光装置。
17. The scanning type exposure apparatus according to claim 5, wherein the magnification control means changes the magnification of the projection optical system so as not to exceed a predetermined threshold value regarding the amount of change in magnification within a predetermined time.
【請求項18】 請求項5乃至請求項17の走査型露光
装置を用いて原板のデバイスパターンを基板上に転写す
る段階を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
18. A device manufacturing method comprising the step of transferring a device pattern of an original plate onto a substrate by using the scanning type exposure apparatus according to claim 5.
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