JP2002083760A - X-ray projection aligner, x-ray projection exposure method, and semiconductor device - Google Patents

X-ray projection aligner, x-ray projection exposure method, and semiconductor device

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JP2002083760A
JP2002083760A JP2000273288A JP2000273288A JP2002083760A JP 2002083760 A JP2002083760 A JP 2002083760A JP 2000273288 A JP2000273288 A JP 2000273288A JP 2000273288 A JP2000273288 A JP 2000273288A JP 2002083760 A JP2002083760 A JP 2002083760A
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mask
wafer
ray
ray projection
exposure apparatus
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Tetsuya Oshino
哲也 押野
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray projection aligner which can compensate for the magnification of projection and enables a desired fine pattern to be laid, with high accuracy on the circuit pattern on a wafer, prior to exposure. SOLUTION: An X-ray projection aligner, which consists of at least an X-ray source, an X-ray illumination optical system for applying X-rays generated from the X-ray source onto the mask having a prescribed pattern, a mirror for constituting an X-ray projection optical system for projecting the image of the pattern, receiving the X-rays from that mask onto the wafer where resist is applied and forming an image thereon; a lens barrel for holding the mirror; a wager stage for holding that wafer, a mask stage for holding that mask; a surface position detecting mechanism for detecting the surface positions of the wafer and mask; and a mark position detecting mechanism for detecting the positions of the marks made in those wafer and mask, and which possesses the function of correcting magnification of projection, and changing the positions of the mask and the wafer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばX線光学系
等のミラープロジェクション方式によりフォトマスク
(マスクまたはレチクル)上の回路パターンを反射型の
結像光学系を介してウエハ等の基板上に転写する際に好
適な装置であるX線投影露光装置および該X線投影露光
装置を用いた露光方法および該X線投影露光装置で作成
した半導体デバイスに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit pattern on a photomask (mask or reticle) formed by a mirror projection system such as an X-ray optical system on a substrate such as a wafer via a reflective imaging optical system. The present invention relates to an X-ray projection exposure apparatus which is an apparatus suitable for transfer, an exposure method using the X-ray projection exposure apparatus, and a semiconductor device produced by the X-ray projection exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体製造用の露光装置は、物体
面としてのフォトマスク(以下、マスクと称する)面上
に形成された回路パターンを結像装置を介してウエハ等
の基板上に投影転写するものである。
2. Description of the Related Art In a conventional exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, a circuit pattern formed on a photomask (hereinafter, referred to as a mask) as an object plane is projected onto a substrate such as a wafer via an image forming apparatus. It is to be transcribed.

【0003】前記露光装置には、例えば露光光源に高圧
水銀灯のi線を用いた露光装置などがあり、該露光装置
は、光源と、照明光学系と、投影光学系と、マスクを保
持するステージと、ウエハを保持するステージと、表面
位置検出機構と、マーク位置検出機構から構成されてい
る。
The exposure apparatus includes, for example, an exposure apparatus using an i-line of a high-pressure mercury lamp as an exposure light source. The exposure apparatus includes a light source, an illumination optical system, a projection optical system, and a stage for holding a mask. , A stage for holding a wafer, a surface position detecting mechanism, and a mark position detecting mechanism.

【0004】前記表面位置検出機構は、例えばウエハ上
に斜めに光束を照射して、その反射光束を光検出器で検
出する。本機構により、前記ウエハの表面位置(投影光
学系の光軸方向の位置)を知ることができる。前記マー
ク位置検出機構はウエハおよびマスク上に形成されたマ
ークの位置を光学的手段により検出する。
The surface position detecting mechanism irradiates a light beam obliquely onto a wafer, for example, and detects the reflected light beam with a photodetector. With this mechanism, the surface position of the wafer (the position of the projection optical system in the optical axis direction) can be known. The mark position detecting mechanism detects the positions of marks formed on the wafer and the mask by optical means.

【0005】また、マスクにはウエハに描画するパター
ンの等倍あるいは拡大パターンが形成されている。投影
光学系は通常、複数のレンズ等で構成され、前記マスク
上のパターンを前記ウエハ上に結像して一括転写できる
ようになっており、約20mm角の視野を有しているた
め、所望の領域(例えば、半導体2チップ分の領域)を
一括で露光することができる。
[0005] The mask is formed with a pattern of the same size or an enlarged size as the pattern to be drawn on the wafer. The projection optical system is usually composed of a plurality of lenses and the like, and is configured so that the pattern on the mask can be imaged on the wafer and transferred collectively, and has a visual field of about 20 mm square. (For example, an area for two semiconductor chips) can be exposed collectively.

【0006】近年、半導体露光回路の集積化、高性能化
がさらに進み、解像度の向上がさらに必要となってき
た。一般に、露光装置の解像力Wは、主に露光波長λと
結像光学系の開口数NAで決まり、次式で表される。 W=k1λ/NA k1:定数 従って、解像力を向上させるためには、波長を短くする
かあるいは開口数を大きくすることが必要となる。現
在、半導体の製造に用いられている露光装置の露光光源
には前述の通り、主に波長365nmのi線が使用され
ており、開口数約0.5で0.5μmの解像力が得られ
ている。開口数を大きくすることは、光学設計上困難で
あることから、今後露光光の短波長化が必要となってき
た。
In recent years, the integration and performance of semiconductor exposure circuits have been further advanced, and it has become necessary to further improve the resolution. Generally, the resolving power W of an exposure apparatus is mainly determined by the exposure wavelength λ and the numerical aperture NA of the imaging optical system, and is expressed by the following equation. W = k 1 λ / NA k 1 : Constant Therefore, in order to improve the resolving power, it is necessary to shorten the wavelength or increase the numerical aperture. At present, as described above, an i-line having a wavelength of 365 nm is mainly used as an exposure light source of an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor, and a resolution of 0.5 μm is obtained at a numerical aperture of about 0.5. I have. Since it is difficult to increase the numerical aperture in terms of optical design, it is necessary to shorten the wavelength of exposure light in the future.

【0007】そこで、近年i線より短波長の露光光とし
て、例えばエキシマレーザーが用いられつつある。その
波長は例えばKrFで248nm、ArFで193nm
であるため、KrFでは0.25μm、ArFでは0.
18μmの解像力が得られる。
Therefore, in recent years, for example, an excimer laser has been used as exposure light having a wavelength shorter than the i-line. The wavelength is, for example, 248 nm for KrF and 193 nm for ArF.
Therefore, 0.25 μm for KrF and 0.25 μm for ArF.
A resolution of 18 μm is obtained.

【0008】そして、露光光としてさらに波長の短いX
線を用いると、例えば波長13nmとすると、0.1μ
m以下の解像力が得られる。このような、X線を用いた
X線投影露光装置の場合、投影結像光学系を全て反射鏡
で構成する必要があるので、視野の広い光学系を設計す
ることは困難であった。一方、投影光学系の露光視野を
輪帯状にすれば、細長い露光視野内で高い解像度を得る
ことができる。
Then, X having a shorter wavelength is used as the exposure light.
If a line is used, for example, if the wavelength is 13 nm, 0.1 μm
m or less. In the case of such an X-ray projection exposure apparatus using X-rays, it is difficult to design an optical system having a wide field of view since the projection image forming optical system must be constituted entirely by reflecting mirrors. On the other hand, if the exposure field of view of the projection optical system is formed in a ring shape, high resolution can be obtained within the elongated exposure field.

【0009】さらに露光の際に、マスクとウエハを走査
することにより、小さな視野の結像光学系で20mm角
以上の半導体チップを露光することができる。かかる方
法を用いるX線投影露光装置によれば、所望の露光領域
を露光することができる。現在考えられているX線投影
露光装置の一部の概念図を図7に示す。装置は、主にX
線源61およびX線照明光学系62、X線投影光学系5
1、マスク52のステージ53、ウエハ54のステージ
55、ウエハの表面位置(X線投影光学系の光軸方向の
位置)を検出するウエハ表面位置検出機構57a、57
b、マスクの表面位置(X線投影光学系の光軸方向の位
置)を検出するマスク表面位置検出機構(不図示)、ウ
エハ表面に形成されたマークの位置を検出するウエハマ
ーク位置検出機構60、マスク表面に形成されたマーク
の位置を検出するマスクマーク位置検出機構(不図示)
で構成される。
Further, at the time of exposure, by scanning the mask and the wafer, a semiconductor chip having a size of 20 mm square or more can be exposed by an imaging optical system having a small visual field. According to the X-ray projection exposure apparatus using such a method, a desired exposure area can be exposed. FIG. 7 shows a conceptual diagram of a part of the currently considered X-ray projection exposure apparatus. The device is mainly X
X-ray source 61, X-ray illumination optical system 62, X-ray projection optical system 5
1. The stage 53 of the mask 52, the stage 55 of the wafer 54, and the wafer surface position detecting mechanisms 57a and 57 for detecting the surface position of the wafer (the position in the optical axis direction of the X-ray projection optical system).
b, a mask surface position detecting mechanism (not shown) for detecting the surface position of the mask (the position in the optical axis direction of the X-ray projection optical system), and a wafer mark position detecting mechanism 60 for detecting the position of a mark formed on the wafer surface Mark position detecting mechanism (not shown) for detecting the position of a mark formed on the mask surface
It consists of.

【0010】X線投影光学系51は複数の反射鏡等で構
成され、マスク52上のパターンをウエハ54上に結像
する。マスク52は反射型であり、その反射面に回路パ
ターンが形成されている。各反射鏡の表面にはX線の反
射率を高めるための多層膜が設けられている。X線投影
光学系は輪帯状の視野を有し、マスク52の一部の輪帯
状の領域のパターンを、ウエハ54の表面に転写する。
The X-ray projection optical system 51 is composed of a plurality of reflecting mirrors and the like, and forms a pattern on a mask 52 on a wafer 54. The mask 52 is of a reflective type, and a circuit pattern is formed on its reflective surface. A multilayer film is provided on the surface of each reflector to increase the X-ray reflectivity. The X-ray projection optical system has an annular field of view, and transfers the pattern of a part of the annular area of the mask 52 onto the surface of the wafer 54.

【0011】露光X線には、多層膜で高い反射率が得ら
れる13nm程度の軟X線が用いられるが、このような
軟X線は空気による吸収が大きい。そこで、X線の光路
が真空中に保たれるように、少なくともマスクとウエハ
とX線投影光学系を真空チャンバ56内に配置し、チャ
ンバ内を真空ポンプで排気している。
As exposure X-rays, soft X-rays of about 13 nm, which provide high reflectivity with a multilayer film, are used, and such soft X-rays have a large absorption by air. Therefore, at least the mask, the wafer, and the X-ray projection optical system are arranged in a vacuum chamber 56 so that the optical path of the X-ray is kept in a vacuum, and the inside of the chamber is evacuated by a vacuum pump.

【0012】投影露光装置は投影光学系の像面位置近傍
で高い解像力を得ることができる。従って、ウエハは、
その露光する表面位置を投影光学系の像面位置近傍に配
置する必要がある。投影光学系が高い解像力を示す範囲
(光軸方向の長さ)を焦点深度と称する。焦点深度DO
Fは主に露光波長λと結像光学系の開口数NAで決ま
り、次式で表される。
The projection exposure apparatus can obtain a high resolution near the image plane position of the projection optical system. Therefore, the wafer
It is necessary to arrange the surface position to be exposed near the image plane position of the projection optical system. The range (length in the optical axis direction) in which the projection optical system exhibits high resolution is referred to as the depth of focus. DOF
F is mainly determined by the exposure wavelength λ and the numerical aperture NA of the imaging optical system, and is expressed by the following equation.

【0013】DOF=k2λ/NA22:定数 例えば波長365nmで開口数を0.5、定数を1とす
ると、DOFは1.5μmとなり、波長13nmで開口
数を0.1、定数を1とすると、DOFは1.3μmと
なる。さらに、波長13nmで開口数を0.25、定数
を1とすると、DOFは0.2μmとなる。従って、X
線投影露光装置においては従来のi線を用いた露光装置
より高精度な表面位置検出機構を用いる。表面位置検出
機構には光学的な検出手段あるいは電気的な検出手段が
用いられる。
DOF = k 2 λ / NA 2 k 2 : constant For example, if the numerical aperture is 0.5 at a wavelength of 365 nm and the constant is 1, the DOF is 1.5 μm, the numerical aperture is 0.1 at a wavelength of 13 nm, and the constant is 0.1. Is 1, the DOF is 1.3 μm. Further, when the numerical aperture is 0.25 and the constant is 1 at a wavelength of 13 nm, the DOF is 0.2 μm. Therefore, X
A line projection exposure apparatus uses a surface position detection mechanism with higher accuracy than a conventional exposure apparatus using i-line. As the surface position detecting mechanism, an optical detecting means or an electric detecting means is used.

【0014】また、半導体デバイスは回路が複数層にわ
たって形成されるため、X線投影露光装置で半導体デバ
イスを作成する際も、既にウエハ上に形成されている回
路の上に高精度な重ね合わせ露光を行なう。このために
は、少なくとも露光中のマスクおよびウエハの位置を精
密に検出する機構が必要である。本機構には、ウエハお
よびマスク上に形成されたマークを光学的な手段で検出
するマーク位置検出機構が用いられる。
Further, since a semiconductor device has a circuit formed over a plurality of layers, even when a semiconductor device is formed by an X-ray projection exposure apparatus, high-precision overlay exposure is performed on a circuit already formed on a wafer. Perform For this purpose, a mechanism for precisely detecting at least the positions of the mask and the wafer during exposure is required. This mechanism uses a mark position detection mechanism that detects a mark formed on a wafer and a mask by optical means.

【0015】従来の投影露光装置においては、表面位置
検出機構、ウエハマーク位置検出機構およびマスクマー
ク位置検出機構として、光学的検出手段を用いていた。
In a conventional projection exposure apparatus, an optical detecting means has been used as a surface position detecting mechanism, a wafer mark position detecting mechanism, and a mask mark position detecting mechanism.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体デバ
イスを作製する場合は、レジストの塗布およびエッチン
グ等の処理がウエハに熱的な負荷を与えるため、ウエハ
は不可逆な熱膨張および収縮によって変形する。従っ
て、ウエハ上の回路パターンは、必ずしも設計値と同じ
寸法のパターンになっているとは限らず、若干拡大ある
いは縮小されたパターンとなっている場合がある。
When a semiconductor device is manufactured, processes such as application and etching of a resist apply a thermal load to the wafer, so that the wafer is deformed by irreversible thermal expansion and contraction. Therefore, the circuit pattern on the wafer is not always a pattern having the same dimension as the design value, and may be a slightly enlarged or reduced pattern.

【0017】そこで、このようなウエハに対しても高精
度な重ね合わせ露光ができるように、露光装置には投影
倍率の補正機能が必要である。従来のi線を用いた露光
装置では、投影倍率を補正する方法として、投影光学系
の光線が通過する空間内の気体(空気や窒素ガス等)の
圧力を変化させることによって、屈折率を変える方式を
採用している。
Therefore, the exposure apparatus needs a function of correcting the projection magnification so that the overlay exposure can be performed with high accuracy even on such a wafer. In a conventional exposure apparatus using i-line, as a method of correcting the projection magnification, the refractive index is changed by changing the pressure of a gas (air, nitrogen gas, or the like) in a space through which light beams of the projection optical system pass. The method is adopted.

【0018】しかしながら、軟X線を用いたX線投影露
光装置においては、空気による軟X線の吸収を防ぐため
にX線の光路を真空中に保つ必要があり、従来のような
気体の圧力変化を利用した倍率補正を行うことができな
い。結局のところ、現在においては、X線投影露光装置
では投影倍率を補正することができず、高精度な重ね合
わせ露光を行うことが困難になるという問題点があっ
た。
However, in an X-ray projection exposure apparatus using soft X-rays, it is necessary to maintain the optical path of the X-rays in a vacuum in order to prevent absorption of the soft X-rays by air, and a conventional gas pressure change Cannot perform magnification correction using. After all, at present, there has been a problem that the projection magnification cannot be corrected by the X-ray projection exposure apparatus, and it is difficult to perform high-accuracy overlay exposure.

【0019】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、投影倍率の補正ができ、所望の微細パター
ンをウエハ上の回路パターンに高精度に重ねて露光する
ことができるX線投影露光装置を提供することを目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has an X-ray projection system capable of correcting a projection magnification and exposing a desired fine pattern to a circuit pattern on a wafer with high accuracy. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、X線源と、該X線源から発生するX線
を所定のパターンを有するマスク上に照射するX線照明
光学系と、該マスクからのX線を受けて前記パターンの
像をレジストを塗布したウエハー上に投影結像するX線
投影光学系を構成するミラーと、該ミラーを保持する鏡
筒と、該ウエハを保持するウエハステージと、該マスク
を保持するマスクステージと、該ウエハおよびマスクの
表面位置を検出する表面位置検出機構と、該ウエハおよ
びマスクに形成されたマークの位置を検出するマーク位
置検出機構とからなるX線投影露光装置において、該マ
スクおよび該ウエハの位置を変えて投影倍率を補正する
機能を具備したことを特徴とするX線投影露光装置。
(請求項1)」を提供する。
Therefore, the present invention firstly provides an "X-ray illumination optical system for irradiating at least an X-ray source and an X-ray generated from the X-ray source onto a mask having a predetermined pattern. A mirror that constitutes an X-ray projection optical system that receives an X-ray from the mask and projects and forms an image of the pattern on a resist-coated wafer; a lens barrel that holds the mirror; A wafer stage for holding, a mask stage for holding the mask, a surface position detecting mechanism for detecting surface positions of the wafer and the mask, and a mark position detecting mechanism for detecting positions of marks formed on the wafer and the mask; An X-ray projection exposure apparatus comprising the function of correcting the projection magnification by changing the positions of the mask and the wafer.
(Claim 1) "is provided.

【0021】また、本発明は第二に「前記マスクおよび
ウエハの位置変化量に従って、前記表面位置検出機構の
検出範囲を補正する機能を具備したことを特徴とする請
求項1に記載のX線投影露光装置。(請求項2)」を提
供する。また、本発明は第三に「前記マスクおよびウエ
ハの位置変化量に従って、前記マーク位置検出機構の検
出範囲を補正する機能を具備したことを特徴とする請求
項1又は2に記載のX線投影露光装置。(請求項3)」
を提供する。
Further, the present invention secondly provides "X-ray according to claim 1, characterized in that it has a function of correcting the detection range of said surface position detection mechanism according to the positional change amount of said mask and wafer. And a projection exposure apparatus. 3. The X-ray projection apparatus according to claim 1, further comprising a function of correcting a detection range of the mark position detection mechanism in accordance with a position change amount of the mask and the wafer. Exposure apparatus (Claim 3) "
I will provide a.

【0022】また、本発明は第四に「前記マスクの位置
変化量に従って、前記X線照明光学系の該マスク面上に
おける照射位置を補正する機能を具備したことを特徴と
する請求項1乃至3のいずれかに記載のX線投影露光装
置。(請求項4)」を提供する。
Further, the present invention fourthly has a function of correcting an irradiation position of the X-ray illuminating optical system on the mask surface in accordance with the position change amount of the mask. 3. The X-ray projection exposure apparatus according to any one of (3) to (4).

【0023】また、本発明は第五に「前記表面位置検出
機構は光学的な検出手段であり、前記検出範囲の補正
が、前記表面位置検出機構の全体あるいは一部の位置の
調整によりなされることを特徴とする請求項2乃至4の
いずれかに記載のX線投影露光装置。(請求項5)」を
提供する。
The fifth aspect of the present invention is that the surface position detecting mechanism is an optical detecting means, and the detection range is corrected by adjusting the position of the whole or a part of the surface position detecting mechanism. An X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 2 to 4, characterized in that (claim 5).

【0024】また、本発明は第六に「前記表面位置検出
機構は光学的な検出手段であり、前記検出範囲の補正
が、前記表面位置検出機構を構成する少なくとも1つの
光学素子の位置あるいは角度の調整によりなされること
を特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載のX線投
影露光装置。(請求項6)」を提供する。
Also, the present invention provides a sixth aspect in which "the surface position detection mechanism is an optical detection means, and the correction of the detection range is performed by adjusting the position or angle of at least one optical element constituting the surface position detection mechanism. The X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 2 to 4, characterized by:

【0025】また、本発明は第七に「前記光学素子の角
度の調整が、ハービングの角度調整であることを特徴と
する請求項6に記載のX線投影露光装置。(請求項
7)」を提供する。また、本発明は第八に「前記光学素
子の位置の調整が、スリットの位置調整であることを特
徴とする請求項6に記載のX線投影露光装置。(請求項
8)」を提供する。
The present invention seventhly provides an "X-ray projection exposure apparatus according to claim 6, wherein the adjustment of the angle of the optical element is an adjustment of the angle of the harbing." I will provide a. Eighth, the present invention provides an "X-ray projection exposure apparatus according to claim 6, wherein the adjustment of the position of the optical element is an adjustment of the position of a slit." .

【0026】また、本発明は第九に「前記表面位置検出
機構は電気的な検出手段であり、前記検出範囲の補正
が、前記表面位置検出機構を構成する検出器の位置の調
整によりなされることを特徴とする請求項2乃至4のい
ずれかに記載のX線投影露光装置。(請求項9)」を提
供する。
Further, the present invention ninthly states that the surface position detecting mechanism is an electric detecting means, and the detection range is corrected by adjusting the position of a detector constituting the surface position detecting mechanism. An X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the present invention provides (9).

【0027】また、本発明は第十に「前記マーク位置検
出機構は光学的な検出手段であり、前記検出範囲の補正
が、前記マーク位置検出機構を構成する光学系の位置あ
るいは角度の調整によりなされることを特徴とする請求
項3乃至9のいずれかに記載のX線投影露光装置。(請
求項10)」を提供する。
The tenth aspect of the present invention is that the mark position detecting mechanism is an optical detecting means, and the detection range is corrected by adjusting a position or an angle of an optical system constituting the mark position detecting mechanism. An X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 3 to 9, wherein the X-ray projection exposure apparatus (10) is provided.

【0028】また、本発明は第十一に「前記マーク位置
検出機構は光学的な検出手段であり、前記検出範囲の補
正が、前記マーク位置検出機構を構成する少なくとも1
つの光学素子の位置あるいは角度の調整によりなされる
ことを特徴とする請求項3乃至9のいずれかに記載のX
線投影露光装置。(請求項11)」を提供する。
Also, the present invention provides an eleventh aspect in which "the mark position detection mechanism is an optical detection means, and the correction of the detection range is performed by at least one of the mark position detection mechanisms.
10. The X according to claim 3, wherein the position or the angle of the two optical elements is adjusted.
Line projection exposure equipment. (Claim 11) is provided.

【0029】また、本発明は第十二に「前記X線照明光
学系の照射位置を補正する機能が、該X線照明光学系を
構成する少なくとも1つの光学素子の位置あるいは角度
の調整によりなされることを特徴とする請求項4乃至1
1のいずれかに記載のX線投影露光装置。(請求項1
2)」を提供する。
The present invention twelfthly states that "the function of correcting the irradiation position of the X-ray illumination optical system is achieved by adjusting the position or angle of at least one optical element constituting the X-ray illumination optical system. 4. The method according to claim 4, wherein
2. The X-ray projection exposure apparatus according to claim 1. (Claim 1
2) ”.

【0030】また、本発明は第十三に「前記光学素子は
マスクに最も近くに配置した平面ミラーであることを特
徴とする請求項12に記載のX線投影露光装置。(請求
項13)」を提供する。また、本発明は第十四に「請求
項1乃至13のいずれかに記載のX線投影露光装置を用
いた露光方法において、前記マスクおよび前記ウエハの
位置を変えて前記投影倍率を補正し、該位置の変化量に
基づいて前記表面位置検出機構の検出範囲を補正し、あ
るいは前記マーク位置検出機構の検出範囲を補正し、あ
るいは前記X線照明光学系の照射位置を補正し、前記マ
ーク位置検出機構で検出したマークの位置および前記表
面位置検出機構で検出したウエハおよびマスクの表面位
置の値に基づいて、前記マスクステージおよびウエハス
テージを駆動して、前記ウエハの所望の位置に前記マス
クに形成された回路パターンの投影像を形成することを
特徴とするX線投影露光方法。(請求項14)」を提供
する。
In the thirteenth aspect of the present invention, the X-ray projection exposure apparatus according to the twelfth aspect, wherein the optical element is a plane mirror disposed closest to the mask. "I will provide a. In the fourteenth aspect of the present invention, in the exposure method using the X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 13, the projection magnification is corrected by changing a position of the mask and the wafer, Correcting the detection range of the surface position detection mechanism based on the amount of change in the position, or correcting the detection range of the mark position detection mechanism, or correcting the irradiation position of the X-ray illumination optical system, Based on the position of the mark detected by the detection mechanism and the value of the surface position of the wafer and the mask detected by the surface position detection mechanism, the mask stage and the wafer stage are driven to move the mask to a desired position on the wafer. An X-ray projection exposure method characterized by forming a projected image of the formed circuit pattern.

【0031】また、本発明は第十五に「前記投影倍率の
補正を、前記マーク位置検出機構により検出した複数の
マークの間隔から算出した投影倍率の値に基づいて行う
こと特徴とする請求項14に記載のX線投影露光方法。
(請求項15)」を提供する。
Further, in the present invention, it is preferable that the correction of the projection magnification is performed based on a value of the projection magnification calculated from an interval between a plurality of marks detected by the mark position detection mechanism. 15. The X-ray projection exposure method according to 14.
(Claim 15) "is provided.

【0032】また、本発明は第十六に「請求項1乃至1
3のいずれかに記載のX線投影露光装置を用い、請求項
14又は15に記載の露光方法により露光を行なって作
製したことを特徴とする半導体デバイス。(請求項1
6)」を提供する。
The present invention is directed to a sixteenth aspect of the present invention.
A semiconductor device manufactured by performing exposure using the X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 3 to 13 by the exposure method according to claim 14 or 15. (Claim 1
6) ”.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】本発明によるX線投影露光装置の
概略図を図1に示す。本装置は主に、X線源(不図示)
とX線照明光学系(不図示)、X線投影光学系1、マス
ク2を保持するステージ3、ウエハ4を保持するステー
ジ5、真空チャンバー6とウエハ表面位置検出機構7
a、7bとマスク表面位置検出機構8a、8bとを具備
している。
FIG. 1 is a schematic view of an X-ray projection exposure apparatus according to the present invention. This device mainly consists of an X-ray source (not shown)
And an X-ray illumination optical system (not shown), an X-ray projection optical system 1, a stage 3 for holding a mask 2, a stage 5 for holding a wafer 4, a vacuum chamber 6, and a wafer surface position detecting mechanism 7.
a, 7b and a mask surface position detecting mechanism 8a, 8b.

【0034】マスク2にはウエハ4上に描画するパター
ンの等倍あるいは拡大パターンが形成されており、X線
投影光学系1を介して前記パターンがウエハ4の表面に
結像されるようになっている。X線投影光学系1は輪帯
状等の視野を有し、マスク2の一部の領域のパターン
を、ウエハ4の表面に転写する。露光の際は、マスクと
ウエハを一定速度で同期走査させることで、所望の領域
を露光できるようになっている。
The mask 2 is formed with a pattern of the same size or an enlarged size as a pattern to be drawn on the wafer 4, and the pattern is imaged on the surface of the wafer 4 via the X-ray projection optical system 1. ing. The X-ray projection optical system 1 has a ring-shaped or similar visual field, and transfers a pattern of a partial area of the mask 2 onto the surface of the wafer 4. At the time of exposure, a desired area can be exposed by synchronously scanning the mask and the wafer at a constant speed.

【0035】ウエハステージ3およびマスクステージ5
はX線投影光学系の光軸方向に駆動する調整機構3a、
5aを有し、この調整機構を駆動することによって、投
影倍率を補正することを可能にした。このような調整機
構は、真空中で動作することが好ましく、そのための真
空用アクチュエータを備えることが好ましい。真空用ア
クチュエータには例えば真空ステッピングモーターや圧
電素子を用いるとよい。
Wafer stage 3 and mask stage 5
Is an adjusting mechanism 3a driven in the optical axis direction of the X-ray projection optical system,
5a, and the projection magnification can be corrected by driving this adjustment mechanism. Such an adjustment mechanism preferably operates in a vacuum, and preferably includes a vacuum actuator for that purpose. For example, a vacuum stepping motor or a piezoelectric element may be used as the vacuum actuator.

【0036】X線投影光学系の倍率は、マスク上および
ウエハ上での輪帯幅によって決まる。X線投影露光装置
の場合は、図2に示すようにX線投影光学系はマスク側
を非テレセントリックな光学系とし、マスクをX線投影
光学系の光軸方向に移動させることによって、倍率を補
正することができる。
The magnification of the X-ray projection optical system is determined by the width of the annular zone on the mask and on the wafer. In the case of an X-ray projection exposure apparatus, as shown in FIG. 2, the X-ray projection optical system uses a non-telecentric optical system on the mask side and moves the mask in the optical axis direction of the X-ray projection optical system to increase the magnification. Can be corrected.

【0037】補正すべき倍率の量は、ウエハの変形量に
よって決まるが、実験により概ね10-4程度であること
を確認した。倍率の補正量ΔMは、マスクへのX線の入
射角度θとマスク上の輪帯半径Rとマスクの移動量Zm
によって決まり、 ΔM=Zm・tanθ/R となる。例えば、θを2°、Rを120mmとすると1
-4の倍率補正のために必要なZmは約340μmにな
る。
Although the amount of magnification to be corrected is determined by the amount of deformation of the wafer, it has been confirmed by experiments that the amount is approximately 10.sup.-4 . The magnification correction amount ΔM includes the X-ray incident angle θ on the mask, the orbicular zone radius R on the mask, and the mask movement amount Zm.
ΔM = Zm · tan θ / R. For example, if θ is 2 ° and R is 120 mm, 1
The Zm required for the magnification correction of 0 -4 is about 340 μm.

【0038】さらに、マスクの位置を変えると、X線投
影光学系による投影面も光軸方向に移動するため、ウエ
ハの位置も変えるようにした。投影光学系の倍率をMと
すると、ウエハの移動量Zwは概ね下記の値となる。 Zw=M2・Zm 例えば、光学系の倍率を1/4倍とすると、倍率補正の
ためにマスクを340μm移動させた場合、ウエハの移
動量は約21μmである。
Further, when the position of the mask is changed, the plane of projection by the X-ray projection optical system also moves in the optical axis direction, so that the position of the wafer is also changed. Assuming that the magnification of the projection optical system is M, the movement amount Zw of the wafer is approximately the following value. Zw = M 2 · Zm For example, if the magnification of the optical system is 1/4, when the mask is moved 340 μm for magnification correction, the movement amount of the wafer is about 21 μm.

【0039】このように、マスクおよびウエハの位置を
変えることにより、投影倍率を補正することができる。
マスクおよびウエハの表面位置を検出する表面位置検出
機構や、マーク位置を検出するマーク位置検出機構の検
出範囲が狭く、倍率補正に伴ってマスクおよびウエハの
位置が検出範囲外まで移動してしまう場合には、以下の
ように検出範囲を補正する機能を設けると良い。
As described above, the projection magnification can be corrected by changing the positions of the mask and the wafer.
When the detection range of the surface position detection mechanism that detects the surface position of the mask and wafer or the mark position detection mechanism that detects the mark position is narrow, and the position of the mask and wafer moves out of the detection range with magnification correction May be provided with a function of correcting the detection range as described below.

【0040】表面位置検出機構は光学的あるいは電気的
にウエハおよびマスクの表面位置(X線投影光学系の光
軸方向の位置)を検出する。光学的な検出方法として
は、ウエハおよびマスク表面に斜めに光を照射してその
反射光位置を計測する方法や、レーザー等を垂直に照射
して干渉計測する方法が挙げられるが、図1には、ウエ
ハの表面位置検出機構の一例として光学的に検出する機
構のうち光束をウエハ表面に斜めに入射する機構を記載
した。
The surface position detecting mechanism optically or electrically detects the surface position of the wafer and the mask (the position in the optical axis direction of the X-ray projection optical system). Optical detection methods include a method of obliquely irradiating the wafer and mask surface with light and measuring the position of the reflected light, and a method of vertically irradiating a laser or the like to perform interference measurement. Has described a mechanism for obliquely incident a light beam on the wafer surface among the mechanisms for optically detecting as an example of a wafer surface position detection mechanism.

【0041】前記表面位置検出機構は、ウエハ4に光束
12aを照射する照射部7aと、ウエハからの反射光を
検出する検出部7bとを有しており、前記照射部からの
照明光をウエハの表面に斜めに照射し、その反射光を検
出部の光検出器で計測して、ウエハの表面位置を検出す
る装置である。
The surface position detecting mechanism has an irradiating section 7a for irradiating the wafer 4 with the light beam 12a and a detecting section 7b for detecting the reflected light from the wafer. This device irradiates the surface of the wafer obliquely and measures the reflected light with the photodetector of the detection unit to detect the surface position of the wafer.

【0042】前記表面位置検出機構の照射部7aは、例
えば図3に示すように光源(不図示)と光源から射出し
た光をスリット13aに照射する照明光学系(不図
示)、スリット13aを透過した光束をウエハ上に集光
させる光学系15a、16aからなる。また、検出部7
bはウエハからの反射光をスリット13b上に集光する
光学系15b、16bとスリットの透過光強度を検出す
るフォトダイオード(不図示)からなる。
The irradiating section 7a of the surface position detecting mechanism includes, for example, a light source (not shown) and an illumination optical system (not shown) for irradiating the light emitted from the light source to the slit 13a as shown in FIG. It comprises optical systems 15a and 16a for condensing the luminous flux on the wafer. Also, the detecting unit 7
b includes optical systems 15b and 16b for condensing light reflected from the wafer on the slit 13b, and a photodiode (not shown) for detecting the intensity of light transmitted through the slit.

【0043】光源にはレジストが感光しないような可視
光あるいは赤外線を含む白色光源を使用することが好ま
しい。この白色光源の利用により、ウエハ表面とその上
に塗付されたレジスト表面の反射光によって生じる干渉
の影響を低減することができ、高精度な位置検出を行な
うことができる。
As the light source, it is preferable to use a white light source containing visible light or infrared light which does not expose the resist. By using this white light source, it is possible to reduce the influence of interference caused by the reflected light on the wafer surface and the resist surface applied thereon, and it is possible to perform highly accurate position detection.

【0044】前記表面位置検出機構は、ウエハ表面の移
動後の位置に合わせて、検出範囲を変更する機能を設け
た。これにより、ウエハ表面の位置を検出範囲内に配置
することを可能にした。前記検出範囲を変更する機構
は、例えば図1に示すような、表面位置検出機構7a、
7bの位置をステージ9a、9bによって移動させる機
構である。これらをX線投影光学系の光軸方向に同時に
同じ方向へ移動させることによって、検出範囲を移動さ
せることができる。移動量は、倍率補正に伴うウエハの
移動量と概等しい値にすれば良い。
The surface position detection mechanism has a function of changing the detection range in accordance with the position of the wafer surface after movement. This makes it possible to arrange the position of the wafer surface within the detection range. The mechanism for changing the detection range includes, for example, a surface position detection mechanism 7a as shown in FIG.
This is a mechanism for moving the position of 7b by the stages 9a and 9b. By moving these simultaneously in the same direction in the optical axis direction of the X-ray projection optical system, the detection range can be moved. The movement amount may be set to a value substantially equal to the movement amount of the wafer accompanying the magnification correction.

【0045】このような検出範囲の変更方法は、光学的
な検出手段以外にも適応可能である。例えば検出機構と
して、電気的な検出手段の一例である静電センサーを利
用した場合も、センサーを同様に移動させれば良い。ま
た、光学的な検出手段における、検出範囲の補正方法
は、上記に限らない。例えば、光学系を構成する光学素
子の位置や角度を変えて、光路あるいは焦点位置を調整
することによって、検出範囲を補正しても良い。さらに
具体的には、例えば図3に示すように平行平板(ハービ
ング)14a、14bを光路に対して斜めに挿入して、
その角度を調整することで光路を補正しても良い。ある
いは、スリット13a、13bを平行移動させて、光路
を補正しても良い。
Such a method of changing the detection range is applicable to means other than the optical detection means. For example, when an electrostatic sensor, which is an example of an electric detection unit, is used as the detection mechanism, the sensor may be moved in the same manner. The method of correcting the detection range in the optical detection means is not limited to the above. For example, the detection range may be corrected by adjusting the optical path or the focal position by changing the position or the angle of the optical element constituting the optical system. More specifically, for example, as shown in FIG. 3, parallel flat plates (harvings) 14a and 14b are inserted obliquely with respect to the optical path,
The optical path may be corrected by adjusting the angle. Alternatively, the optical paths may be corrected by moving the slits 13a and 13b in parallel.

【0046】このような調整機構は、真空中で動作する
ことが好ましく、そのための真空用アクチュエータ17
a、17b、18a、18bを備えることが好ましい。
真空用アクチュエータには例えば真空ステッピングモー
ターや圧電素子を用いるとよい。
It is preferable that such an adjusting mechanism be operated in a vacuum.
a, 17b, 18a, 18b.
For example, a vacuum stepping motor or a piezoelectric element may be used as the vacuum actuator.

【0047】また、マスク表面位置を検出する表面位置
検出機構についても、同様の機構を設けると良い。本発
明によるX線投影露光装置の概略図を図4に示す。本装
置は主に、X線源(不図示)とX線照明光学系(不図
示)、X線投影光学系1、マスク2を保持するステージ
3、ウエハ4を保持するステージ5、真空チャンバー6
とウエハ表面位置検出機構(不図示)とマスク表面位置
検出機構(不図示)とウエハマーク位置検出機構20と
マスクマーク位置検出機構21とを具備している。
A similar mechanism may be provided for the surface position detecting mechanism for detecting the mask surface position. FIG. 4 is a schematic diagram of an X-ray projection exposure apparatus according to the present invention. The apparatus mainly includes an X-ray source (not shown) and an X-ray illumination optical system (not shown), an X-ray projection optical system 1, a stage 3 for holding a mask 2, a stage 5 for holding a wafer 4, and a vacuum chamber 6.
, A wafer surface position detecting mechanism (not shown), a mask surface position detecting mechanism (not shown), a wafer mark position detecting mechanism 20, and a mask mark position detecting mechanism 21.

【0048】前記ウエハマーク位置検出機構は、例えば
ウエハ上のマークおよびウエハステージ上のマークの位
置を、光学的な手段等により検出する装置である。これ
ら2つの機構から得たマスクおよびウエハの位置情報を
もとにウエハステージおよびマスクステージを駆動し
て、マスク上のパターンをウエハ上の所望の位置に露光
する。
The wafer mark position detecting mechanism is an apparatus for detecting, for example, the positions of a mark on a wafer and a mark on a wafer stage by optical means or the like. The wafer stage and the mask stage are driven based on the positional information of the mask and the wafer obtained from these two mechanisms to expose a pattern on the mask to a desired position on the wafer.

【0049】例えば図5に示すようにウエハマーク位置
検出機構に光学顕微鏡のようなものを用いる。マークの
拡大像をCCD等の像検出器26で検出して、画像処理
によりマークの位置を検出する。このような場合、ウエ
ハマーク位置検出機構は、可視光あるいは赤外光のよう
なレジストを感光しない光を発する光源(不図示)と、
光源から射出した光をマークに照射する照明光学系(不
図示)とマークの像を検出器上に拡大投影する検出光学
系27、28とCCD等の検出器26で構成するとよ
い。検出光学系の開口数を大きくして高コントラストの
マーク像を得ることにより、高精度なマーク位置検出が
できる。
For example, as shown in FIG. 5, a mechanism such as an optical microscope is used for a wafer mark position detecting mechanism. An enlarged image of the mark is detected by an image detector 26 such as a CCD, and the position of the mark is detected by image processing. In such a case, the wafer mark position detection mechanism includes a light source (not shown) that emits light that does not expose the resist, such as visible light or infrared light.
An illumination optical system (not shown) for irradiating the mark with light emitted from the light source, detection optical systems 27 and 28 for enlarging and projecting the image of the mark onto the detector, and a detector 26 such as a CCD may be used. By obtaining a high-contrast mark image by increasing the numerical aperture of the detection optical system, highly accurate mark position detection can be performed.

【0050】前記マーク位置検出機構には、ウエハおよ
びマスク表面の移動後の位置に合わせて、検出範囲を変
更する機能を設けた。これにより、マークの位置を検出
範囲内に配置することを可能にした。前記検出範囲を変
更する機構は、例えば図4に示すような、マーク位置検
出機構位置を移動ステージ22、23によって移動させ
る機構である。これらをX線投影光学系の光軸方向に移
動させることによって、検出範囲を移動させることがで
きる。移動量は、倍率補正に伴うウエハの移動量と概等
しい値にすれば良い。
The mark position detection mechanism has a function of changing the detection range in accordance with the positions of the wafer and the mask surface after movement. This makes it possible to arrange the position of the mark within the detection range. The mechanism for changing the detection range is, for example, a mechanism for moving the mark position detection mechanism position by the moving stages 22 and 23 as shown in FIG. By moving these in the optical axis direction of the X-ray projection optical system, the detection range can be moved. The movement amount may be set to a value substantially equal to the movement amount of the wafer accompanying the magnification correction.

【0051】このような検出範囲の変更方法は、光学的
な検出手段以外にも適応可能である。例えば検出機構と
して、電子線を利用した場合も、検出機構を同様に移動
させれば良い。また、光学的な検出手段における検出範
囲の補正方法は、上記に限らない。例えば、光学系を構
成する光学素子の位置や角度を変えて、光路あるいは焦
点位置を調整することによって、検出範囲を補正しても
良い。さらに具体的な例として、マークの2次元像を得
る場合は、図5に示す結像レンズ28の位置を変えて焦
点位置を補正する、あるいは、検出器26の位置をマー
ク像の結像面位置に変える等によって、検出器上にマー
クの高コントラスト像が形成されるようにすれば良い。
Such a method of changing the detection range is applicable to means other than the optical detection means. For example, even when an electron beam is used as the detection mechanism, the detection mechanism may be similarly moved. The method of correcting the detection range in the optical detection means is not limited to the above. For example, the detection range may be corrected by adjusting the optical path or the focal position by changing the position or the angle of the optical element constituting the optical system. As a more specific example, when a two-dimensional image of a mark is obtained, the focal position is corrected by changing the position of the imaging lens 28 shown in FIG. 5, or the position of the detector 26 is changed to the image forming surface of the mark image. By changing the position or the like, a high-contrast image of the mark may be formed on the detector.

【0052】このような調整機構は、真空中で動作する
ことが好ましく、そのための真空用アクチュエータ2
9、30を備えることが好ましい。真空用アクチュエー
タには例えば真空ステッピングモーターや圧電素子を用
いるとよい。本発明によるX線投影露光装置の一部の概
略図を図6に示す。
It is preferable that such an adjusting mechanism be operated in a vacuum.
It is preferable to have 9, 30. For example, a vacuum stepping motor or a piezoelectric element may be used as the vacuum actuator. FIG. 6 is a schematic view of a part of the X-ray projection exposure apparatus according to the present invention.

【0053】本装置は主に、X線源(不図示)とX線照
明光学系40、X線投影光学系(不図示)、マスク2を
保持するステージ3、ウエハ(不図示)を保持するステ
ージ(不図示)、真空チャンバー(不図示)とウエハ表
面位置検出機構(不図示)とマスク表面位置検出機構
(不図示)とウエハマーク位置検出機構(不図示)とマ
スクマーク位置検出機構(不図示)とを具備している。
This apparatus mainly holds an X-ray source (not shown), an X-ray illumination optical system 40, an X-ray projection optical system (not shown), a stage 3 for holding the mask 2, and a wafer (not shown). Stage (not shown), vacuum chamber (not shown), wafer surface position detection mechanism (not shown), mask surface position detection mechanism (not shown), wafer mark position detection mechanism (not shown), and mask mark position detection mechanism (not shown) (Shown).

【0054】X線照明光学系は、マスク上の所望の位置
に輪帯状にX線を照射する光学系である。X線照明光学
系は少なくとも1つ以上のミラーで構成し、光源から射
出したX線を反射して、マスク上に照射する。マスク上
のX線照射範囲内においてはX線の照度および集光角
(コヒーレンシー)が均一になるように照明される。X
線照射光学系によりマスク上に照射されるX線は、マス
ク上に斜め(垂直からわずかに傾いて)に入射する。従
って、マスクの位置が変わると、マスク上に照射される
X線の位置も変わる。
The X-ray illumination optical system is an optical system for irradiating a desired position on the mask with X-rays in an annular shape. The X-ray illumination optical system includes at least one or more mirrors, reflects X-rays emitted from a light source, and irradiates the X-rays onto a mask. Illumination is performed so that the illuminance and the converging angle (coherency) of the X-rays are uniform within the X-ray irradiation range on the mask. X
X-rays irradiated onto the mask by the line irradiation optical system are obliquely incident on the mask (slightly inclined from the vertical). Therefore, when the position of the mask changes, the position of the X-ray irradiated on the mask also changes.

【0055】本発明によるX線投影露光装置において
は、前記X線照明光学系に、倍率補正に伴うマスクの移
動に合わせて、照射位置を移動させる機能を設けた。例
えば、図6に示すようにマスクの表面位置を初期の位置
42aから倍率補正後の位置42bへ移動させた場合
は、マスクに入射するX線の光束を初期の光束41aか
ら倍率補正後の光束41bに移動させた。
In the X-ray projection exposure apparatus according to the present invention, the X-ray illumination optical system has a function of moving the irradiation position in accordance with the movement of the mask accompanying the magnification correction. For example, as shown in FIG. 6, when the surface position of the mask is moved from the initial position 42a to the position 42b after the magnification correction, the X-ray beam incident on the mask is changed from the initial light beam 41a to the light beam after the magnification correction. 41b.

【0056】照射位置は、X線照明光学系を構成するミ
ラーの位置および角度の調整によって行うと良い。さら
にこのとき、マスクへの入射角、X線照度均一性および
コヒーレンシーの均一性が変わらないように調整する
と、露光解像度が変化しないため好ましい。
The irradiation position is preferably adjusted by adjusting the position and angle of a mirror constituting the X-ray illumination optical system. Further, at this time, it is preferable to adjust the incident angle to the mask, the uniformity of X-ray illuminance, and the uniformity of coherency because the exposure resolution does not change.

【0057】例えば、前記位置および角度を調整するミ
ラーを、マスクに最も近いミラーにするとよい。このこ
とによって、調整に伴う照明光学系の光学性能の変化
を、最小限に抑えることができる。以下、本発明を実施
例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの
例に限定されるものではない。
For example, the mirror for adjusting the position and angle may be a mirror closest to the mask. Thus, a change in the optical performance of the illumination optical system due to the adjustment can be minimized. Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0058】[0058]

【実施例1】図1は、本発明による第一の実施例である
X線投影露光装置を示している。本装置は主に、X線源
(不図示)とX線照明光学系(不図示)、X線投影光学
系(鏡筒)1、マスク2を保持するステージ3、ウエハ
4を保持するステージ5、真空チャンバ6、ウエハ表面
位置検出機構7a、7b、マスク表面位置検出機構8
a、8bで構成される。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an X-ray projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. This apparatus mainly includes an X-ray source (not shown), an X-ray illumination optical system (not shown), an X-ray projection optical system (barrel) 1, a stage 3 for holding a mask 2, and a stage 5 for holding a wafer 4. , Vacuum chamber 6, wafer surface position detection mechanisms 7a and 7b, mask surface position detection mechanism 8
a, 8b.

【0059】本装置は、X線源としてレーザープラズマ
X線源を用い、ここから発したX線がX線照明光学系を
介してマスク2に照射される。この時露光波長は13.
5nmとし、マスク2は反射型のものを用いた。マスク
2で反射したX線11aは、X線投影光学系1を通過し
てウエハ4上に到達し、マスクパターンがウエハ4上に
縮小転写される。
The present apparatus uses a laser plasma X-ray source as an X-ray source, and X-rays emitted therefrom are irradiated on a mask 2 via an X-ray illumination optical system. At this time, the exposure wavelength is 13.
The thickness was 5 nm, and a reflection type mask 2 was used. The X-rays 11 a reflected by the mask 2 pass through the X-ray projection optical system 1 and reach the wafer 4, and the mask pattern is reduced and transferred onto the wafer 4.

【0060】X線投影光学系1は4枚の反射鏡で構成さ
れ、倍率は1/4であり、幅2mm長さ30mmの輪帯
状の露光視野を有する。4枚の反射鏡は、鏡筒内に支持
されている。鏡筒をインバー製とすることで熱変形が生
じにくいようにした。反射鏡は反射面形状が非球面であ
り、その表面にはX線の反射率を向上するためのMo/
Si多層膜がコートされている。露光時はマスク2およ
びウエハ4はそれぞれステージ3および5により走査さ
れる。ウエハの走査速度は、常にマスクの走査速度の1
/4となるように、同期している。その結果、マスク上
のパターンをウエハ上に1/4に縮小して転写すること
ができる。
The X-ray projection optical system 1 is composed of four reflecting mirrors, has a magnification of 1/4, and has an annular exposure field of 2 mm in width and 30 mm in length. The four reflecting mirrors are supported in the lens barrel. By making the lens barrel made of Invar, thermal deformation is less likely to occur. The reflecting mirror has an aspherical reflecting surface, and the surface of the reflecting mirror has Mo / Mo for improving the reflectivity of X-rays.
A Si multilayer film is coated. At the time of exposure, the mask 2 and the wafer 4 are scanned by the stages 3 and 5, respectively. The scanning speed of the wafer is always one of the scanning speed of the mask.
/ 4. As a result, the pattern on the mask can be transferred onto the wafer in a reduced size of 1/4.

【0061】ウエハ表面位置検出機構は、照射部7aと
検出部7bで構成される。照射部は光源と、スリット
と、スリットを照明する光学系と、スリットの像をウエ
ハ上に照射する光学系(いずれも不図示)で構成され
る。光源にはハロゲンランプを用い、そこから射出した
可視白色光をウエハ上に照射した。スリットは複数の開
口部を有し、これら開口部の像をウエハ上の露光領域に
転写した。検出部はスリットと、ウエハ上に形成された
前記像の再投影像を該スリット上に転写する光学系と、
該スリットを透過した光束の強度を検出するフォトダイ
オードで形成される(いずれも不図示)。該光学系は光
束の光路を周期的に変化させる振動ミラーを有し、スリ
ット上で再投影像の位置を周期的に変化させた。このよ
うにして、ウエハの複数点の表面位置を同時に検出し
た。
The wafer surface position detecting mechanism includes an irradiating section 7a and a detecting section 7b. The irradiating unit includes a light source, a slit, an optical system for illuminating the slit, and an optical system for irradiating the image of the slit onto the wafer (both are not shown). A halogen lamp was used as a light source, and visible white light emitted from the halogen lamp was irradiated onto the wafer. The slit had a plurality of openings, and the images of these openings were transferred to an exposure area on the wafer. A detection unit, a slit, an optical system that transfers a reprojection image of the image formed on the wafer onto the slit,
It is formed of a photodiode that detects the intensity of the light beam transmitted through the slit (both are not shown). The optical system has a vibrating mirror that periodically changes the optical path of the light beam, and periodically changes the position of the reprojected image on the slit. In this way, the surface positions at a plurality of points on the wafer were simultaneously detected.

【0062】マスク表面位置検出機構は、静電センサで
構成した。複数の静電センサをマスク表面のX線入射位
置近傍に配置した。このとき、静電センサはマスク表面
に接触しない程度に近接させ、かつX線の光路と干渉し
ないように配置した。ウエハ表面位置検出機構およびマ
スク表面位置検出機構の検出範囲はそれぞれ約4μmお
よび約100μmであった。
The mask surface position detecting mechanism was constituted by an electrostatic sensor. A plurality of electrostatic sensors were arranged near the X-ray incident position on the mask surface. At this time, the electrostatic sensor was arranged so as not to come into contact with the mask surface, and was arranged so as not to interfere with the optical path of the X-ray. The detection ranges of the wafer surface position detection mechanism and the mask surface position detection mechanism were about 4 μm and about 100 μm, respectively.

【0063】また、本実施例におけるX線投影露光装置
は、表面位置検出機構を1軸ステージに固定し、該ステ
ージをX線投影光学系の鏡筒に固定した。倍率補正を行
う際は、該ステージを駆動して、表面位置検出機構の検
出範囲を移動させた。そして、露光の際は常に、ウエハ
およびマスクの表面位置を検出できるようにした。ステ
ージのストロークはマスク用およびウエハ用の表面位置
検出機構に対して、それぞれ約400μmおよび約30
μmとした。
In the X-ray projection exposure apparatus according to this embodiment, the surface position detecting mechanism is fixed to a one-axis stage, and the stage is fixed to a lens barrel of the X-ray projection optical system. When performing magnification correction, the stage was driven to move the detection range of the surface position detection mechanism. Then, at the time of exposure, the surface positions of the wafer and the mask can always be detected. The stage stroke is about 400 μm and about 30 μm, respectively, for the surface position detection mechanism for the mask and the wafer.
μm.

【0064】ステージを駆動する際は、表面位置検出機
構の位置をレーザー干渉計で測定し、移動量を倍率補正
に伴うマスクおよびウエハの移動量に一致させた。以上
の機構により、10-4の倍率を補正した場合でも、表面
位置検出機構により、ウエハおよびマスク高さを0.1
μm以下の高精度で検出することができた。本発明によ
る露光装置は、この検出結果に基づいてウエハ位置をX
線投影光学系の像面位置および露光位置に合わせて露光
することにより、最小サイズ0.08μmのレジストパ
ターンを、所望の領域であるウエハ上の半導体チップ1
個分の領域全面に、所望の形状で得ることができた。さ
らに、プロセスによる変形量の大きいウエハに対して
も、高い歩留まりでデバイスを作製することができた。
When the stage was driven, the position of the surface position detecting mechanism was measured with a laser interferometer, and the amount of movement was matched with the amount of movement of the mask and wafer accompanying magnification correction. Even when the magnification of 10 -4 is corrected by the above mechanism, the wafer position and the mask height are set to 0.1 by the surface position detection mechanism.
It could be detected with high accuracy of less than μm. The exposure apparatus according to the present invention sets the wafer position to X based on the detection result.
Exposure is performed in accordance with the image plane position and the exposure position of the line projection optical system to form a resist pattern having a minimum size of 0.08 μm on the semiconductor chip 1 on the wafer, which is a desired area.
A desired shape could be obtained over the entire area of the individual region. Furthermore, devices could be manufactured with a high yield even for a wafer having a large amount of deformation due to the process.

【0065】[0065]

【実施例2】図3は、本発明による第二の実施例である
X線投影露光装置の一部を示している。本装置は図1に
示したウエハ表面位置検出機構の一部を拡大したもので
ある。
Embodiment 2 FIG. 3 shows a part of an X-ray projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. This apparatus is an enlarged view of a part of the wafer surface position detecting mechanism shown in FIG.

【0066】該表面位置検出機構には、光路を変えるた
めのハービング機構14a、14bを設けた。本実施例
におけるX線投影露光装置は、ウエハ表面位置検出機構
を直にX線投影光学系の鏡筒に固定した。倍率補正を行
う際は、該ハービングを駆動して、表面位置検出機構の
検出範囲を移動させた。そして、露光の際は常に、ウエ
ハの表面位置を検出できるようにした。ハービングの駆
動による検出範囲の移動量は約30μmとした。
The surface position detecting mechanism is provided with harbing mechanisms 14a and 14b for changing an optical path. In the X-ray projection exposure apparatus according to the present embodiment, the wafer surface position detecting mechanism is directly fixed to the lens barrel of the X-ray projection optical system. When performing magnification correction, the harbing was driven to move the detection range of the surface position detection mechanism. Then, at the time of exposure, the surface position of the wafer can be always detected. The moving amount of the detection range due to the driving of the harbing was set to about 30 μm.

【0067】ハービングは、真空用のステッピングモー
タで駆動し、ハービングを駆動する際は、その移動量を
駆動ステップ数で制御した。駆動ステップ数と検出範囲
の移動量との関係はあらかじめ調べておいて、検出範囲
の移動量を倍率補正に伴うウエハの移動量に一致させる
ようにハービングを駆動した。
Harving was driven by a vacuum stepping motor, and the amount of movement was controlled by the number of driving steps when driving the harbing. The relationship between the number of driving steps and the amount of movement of the detection range was checked in advance, and the harbing was driven so that the amount of movement of the detection range matched the amount of movement of the wafer accompanying magnification correction.

【0068】以上の機構により、10-4の倍率を補正し
た場合でも、表面位置検出機構により、ウエハおよびマ
スク高さを0.1μm以下の高精度で検出することがで
きた。本発明による露光装置は、この検出結果に基づい
てウエハ位置をX線投影光学系の像面位置および露光位
置に合わせて露光することにより、最小サイズ0.08
μmのレジストパターンを、所望の領域であるウエハ上
の半導体チップ1個分の領域全面に、所望の形状で得る
ことができた。さらに、プロセスによる変形量の大きい
ウエハに対しても、高い歩留まりかつ高いスループット
でデバイスを作製することができた。
Even when the magnification of 10.sup.-4 was corrected by the above mechanism, the height of the wafer and the mask could be detected with high accuracy of 0.1 .mu.m or less by the surface position detecting mechanism. The exposure apparatus according to the present invention exposes the wafer position to the image plane position and the exposure position of the X-ray projection optical system based on the detection result, thereby obtaining a minimum size of 0.08.
A μm resist pattern could be obtained in a desired shape over the entire surface of one desired semiconductor chip on the wafer. Furthermore, even for a wafer having a large amount of deformation due to the process, devices could be manufactured with high yield and high throughput.

【0069】[0069]

【実施例3】図4は本発明による第三の実施例であるX
線投影露光装置を示している。本装置は主に、X線源
(不図示)とX線照明光学系(不図示)、X線投影光学
系1、マスク2を保持するステージ3、ウエハ4を保持
するステージ5、真空チャンバー6とウエハ表面位置検
出機構(不図示)とマスク表面位置検出機構(不図示)
とウエハマーク位置検出機構20とマスクマーク位置検
出機構21で構成される。
[Embodiment 3] FIG. 4 shows a third embodiment X of the present invention.
1 shows a line projection exposure apparatus. The apparatus mainly includes an X-ray source (not shown) and an X-ray illumination optical system (not shown), an X-ray projection optical system 1, a stage 3 for holding a mask 2, a stage 5 for holding a wafer 4, and a vacuum chamber 6. , Wafer surface position detection mechanism (not shown), and mask surface position detection mechanism (not shown)
, A wafer mark position detecting mechanism 20 and a mask mark position detecting mechanism 21.

【0070】本実施例による露光装置は、第一実施例の
露光装置にウエハマーク位置検出機構20とマスクマー
ク位置検出機構21を追加装備したものである。ウエハ
マーク位置検出機構20とマスクマーク位置検出機構2
1はいずれも特殊な光学顕微鏡を用いた。ウエハおよび
マスク上のマークの拡大像をCCDで撮像し、画像処理
によってウエハおよびマスクの位置を検出した。
The exposure apparatus according to this embodiment is obtained by adding a wafer mark position detection mechanism 20 and a mask mark position detection mechanism 21 to the exposure apparatus of the first embodiment. Wafer mark position detecting mechanism 20 and mask mark position detecting mechanism 2
1 used a special optical microscope. An enlarged image of the mark on the wafer and the mask was captured by a CCD, and the positions of the wafer and the mask were detected by image processing.

【0071】ウエハマーク位置検出機構およびマスクマ
ーク位置検出機構の検出範囲はそれぞれ約2μmおよび
約32μmであった。また、本実施例におけるX線投影
露光装置は、マーク位置検出機構を1軸ステージに固定
し、該ステージをX線投影光学系の鏡筒に固定した。倍
率補正を行う際は、該ステージを駆動して、マーク位置
検出機構の検出範囲を移動させた。そして、露光の際は
常に、ウエハおよびマスクのマーク位置を高精度に検出
できるようにした。ステージのストロークはマスク用お
よびウエハ用のマーク位置検出機構に対して、それぞれ
約400μmおよび約30μmとした。
The detection ranges of the wafer mark position detection mechanism and the mask mark position detection mechanism were about 2 μm and about 32 μm, respectively. In the X-ray projection exposure apparatus according to the present embodiment, the mark position detecting mechanism is fixed to a one-axis stage, and the stage is fixed to a lens barrel of the X-ray projection optical system. When performing magnification correction, the stage was driven to move the detection range of the mark position detection mechanism. Then, at the time of exposure, the mark positions of the wafer and the mask can be detected with high accuracy. The stroke of the stage was about 400 μm and about 30 μm for the mark position detection mechanism for the mask and the wafer, respectively.

【0072】ステージを駆動する際は、マーク位置検出
機構の位置をレーザー干渉計で測定し、移動量を倍率補
正に伴うマスクおよびウエハの移動量に一致させた。以
上の機構により、10-4の倍率を補正した場合でも、マ
ーク位置検出機構により、ウエハおよびマスクのマーク
の位置を10nm以下の高精度で検出することができ
た。本発明による露光装置は、この検出結果に基づいて
露光パターンをウエハ表面に形成された回路パターンに
高精度に重ね合わせて露光し、最小サイズ0.08μm
のレジストパターンを、所望の領域であるウエハ上の半
導体チップ1個分の領域全面に、所望の形状で得ること
ができた。さらに、プロセスによる変形量の大きいウエ
ハに対しても、高い歩留まりでデバイスを作製すること
ができた。
When the stage was driven, the position of the mark position detecting mechanism was measured with a laser interferometer, and the amount of movement was matched with the amount of movement of the mask and wafer accompanying magnification correction. Even when the magnification of 10 −4 was corrected by the above mechanism, the position of the mark on the wafer and the mask could be detected with high accuracy of 10 nm or less by the mark position detection mechanism. The exposure apparatus according to the present invention exposes an exposure pattern on a circuit pattern formed on a wafer surface with high accuracy based on the detection result, and exposes the minimum size to 0.08 μm.
Can be obtained in a desired shape on the entire surface of one desired area of the semiconductor chip on the wafer. Furthermore, devices could be manufactured with a high yield even for a wafer having a large amount of deformation due to the process.

【0073】[0073]

【実施例4】図5は、本発明による第四の実施例である
X線投影露光装置の一部を示している。本装置は図4に
示したウエハマーク位置検出機構の一部を拡大したもの
である。
Fourth Embodiment FIG. 5 shows a part of an X-ray projection exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. This apparatus is an enlarged view of a part of the wafer mark position detecting mechanism shown in FIG.

【0074】該マーク位置検出機構には、焦点距離を変
えるためのレンズ28の調整機構として真空アクチュエ
ータ30を設けた。本実施例におけるX線投影露光装置
は、マーク位置検出機構を直にX線投影光学系の鏡筒に
固定した。倍率補正を行う際は、該真空アクチュエータ
を駆動して、マーク位置検出機構の検出範囲を移動させ
た。そして、露光の際は常に、ウエハのマーク位置を検
出できるようにした。真空アクチュエータの駆動による
検出範囲の移動量は約30μmとした。
The mark position detecting mechanism is provided with a vacuum actuator 30 as an adjusting mechanism of the lens 28 for changing the focal length. In the X-ray projection exposure apparatus according to the present embodiment, the mark position detecting mechanism is directly fixed to the lens barrel of the X-ray projection optical system. When performing magnification correction, the vacuum actuator was driven to move the detection range of the mark position detection mechanism. Then, at the time of exposure, the mark position of the wafer can always be detected. The amount of movement of the detection range by driving the vacuum actuator was about 30 μm.

【0075】真空用アクチュエータとしては圧電素子を
用いた。レンズを調整する際は、その移動量を静電セン
サでモニターした。検出範囲の移動量を倍率補正に伴う
ウエハの移動量に一致させるように圧電素子を駆動し
た。以上の機構により、10-4の倍率を補正した場合で
も、マーク位置検出機構により、ウエハおよびマスクの
マークの位置を10nm以下の高精度で検出することが
できた。本発明による露光装置は、この検出結果に基づ
いて露光パターンをウエハ表面に形成された回路パター
ンに高精度に重ね合わせて露光し、最小サイズ0.08
μmのレジストパターンを、所望の領域であるウエハ上
の半導体チップ1個分の領域全面に、所望の形状で得る
ことができた。さらに、プロセスによる変形量の大きい
ウエハに対しても、高い歩留まりかつ高いスループット
でデバイスを作製することができた。
A piezoelectric element was used as a vacuum actuator. When adjusting the lens, the amount of movement was monitored by an electrostatic sensor. The piezoelectric element was driven so that the movement amount of the detection range was matched with the movement amount of the wafer accompanying the magnification correction. Even when the magnification of 10 −4 was corrected by the above mechanism, the position of the mark on the wafer and the mask could be detected with high accuracy of 10 nm or less by the mark position detection mechanism. The exposure apparatus according to the present invention exposes the exposure pattern on the circuit pattern formed on the wafer surface with high accuracy based on the detection result, and performs exposure with a minimum size of 0.08.
A μm resist pattern could be obtained in a desired shape over the entire surface of one desired semiconductor chip on the wafer. Furthermore, even for a wafer having a large amount of deformation due to the process, devices could be manufactured with high yield and high throughput.

【0076】[0076]

【実施例5】図6は、本発明による第五の実施例である
X線投影露光装置の一部を示している。本実施例による
露光装置は、第一実施例の露光装置のX線照明光学系を
本発明による光学系に置き換えたものである。
Embodiment 5 FIG. 6 shows a part of an X-ray projection exposure apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. The exposure apparatus according to the present embodiment is obtained by replacing the X-ray illumination optical system of the exposure apparatus according to the first embodiment with the optical system according to the present invention.

【0077】該X線照明光学系40は、光源(不図示)
から射出したX線を集光する複数のミラーと、該ミラー
で反射したX線から、複数の2次光源を生成するインテ
グレータと、該2次光源から射出したX線をX線投影光
学系の入射瞳面に集光させる複数のミラーで構成され
る。ミラーにはすべてその表面に多層膜をコートした。
The X-ray illumination optical system 40 includes a light source (not shown)
A plurality of mirrors for condensing the X-rays emitted from the X-ray, an integrator for generating a plurality of secondary light sources from the X-rays reflected by the mirrors, and an X-ray projection optical system It is composed of a plurality of mirrors that focus light on the entrance pupil plane. All mirrors were coated on their surfaces with a multilayer film.

【0078】さらにX線照明光学系には、マスク表面に
照射するX線の位置を変えることができる機構を設け
た。該機構は、X線照明光学系を構成するミラーの内、
マスクに最も近い最下流のミラーの位置と角度を調整す
る機構とした。該ミラーは平面ミラーとした。該ミラー
の駆動機構には圧電素子を用いた。
Further, the X-ray illuminating optical system is provided with a mechanism capable of changing the position of the X-ray irradiated on the mask surface. The mechanism is a mirror constituting the X-ray illumination optical system,
A mechanism to adjust the position and angle of the mirror at the downstream end closest to the mask. The mirror was a plane mirror. A piezoelectric element was used for the drive mechanism of the mirror.

【0079】倍率を補正する際は、前記平面ミラーの位
置と角度を調整して、マスクからの反射X線11aの光
路が変わらないようにした。以上の機構により、10-4
の倍率を補正した場合でも、マスクのX線照明状態が変
わらないようにすることができた。本発明による露光装
置は、露光パターンをウエハ表面に形成された回路パタ
ーンに高精度に重ね合わせて露光し、最小サイズ0.0
7μmのレジストパターンを、所望の領域であるウエハ
上の半導体チップ1個分の領域全面に、所望の形状で得
ることができた。さらに、プロセスによる変形量の大き
いウエハに対しても、高い歩留まりかつ高いスループッ
トでデバイスを作製することができた。
When correcting the magnification, the position and angle of the plane mirror were adjusted so that the optical path of the reflected X-rays 11a from the mask did not change. With the above mechanism, 10 -4
Even when the magnification was corrected, it was possible to keep the X-ray illumination state of the mask unchanged. An exposure apparatus according to the present invention exposes an exposure pattern onto a circuit pattern formed on a wafer surface with high accuracy by superposing the exposure pattern on the wafer.
A 7 μm resist pattern could be obtained in a desired shape on the entire surface of one desired semiconductor chip region on the wafer. Furthermore, even for a wafer having a large amount of deformation due to the process, devices could be manufactured with high yield and high throughput.

【0080】[0080]

【実施例6】第五実施例に示したX線投影露光装置でレ
ジストを塗布したウエハに露光を行った。露光する際
は、あらかじめウエハ表面のマークをマーク位置検出機
構で検出して、マークの間隔を測定した。そして、測定
値と設計値との差から、露光に最適な倍率補正量を算出
した。そして、マスクおよびウエハをそれぞれX線投影
光学系の光軸方向に移動させて、倍率を補正できるよう
に設定した。
[Embodiment 6] The wafer coated with the resist was exposed by the X-ray projection exposure apparatus shown in the fifth embodiment. At the time of exposure, marks on the wafer surface were detected in advance by a mark position detecting mechanism, and the intervals between the marks were measured. Then, the optimum magnification correction amount for exposure was calculated from the difference between the measured value and the design value. Then, the mask and the wafer were moved in the optical axis direction of the X-ray projection optical system, respectively, so that the magnification was corrected.

【0081】この際のウエハおよびマスクの移動量に従
って、表面位置検出機構およびマーク位置検出機構の検
出範囲を移動させた。また、X線照明光学系のマスク表
面へのX線照射位置を調整した。さらに、ウエハ表面お
よびマスク表面のマークをウエハマーク位置検出機構お
よびマスクマーク位置検出機構で検出した。そして、投
影パターンがウエハ表面にすでに形成された回路パター
ンに所望の重ね精度以下で形成されるように、ウエハス
テージを駆動してウエハ位置を調整した。さらに、表面
位置検出機構の検出結果に基づいて、ウエハ表面がX線
投影光学系の結像位置と一致するようにウエハステージ
を駆動し、ウエハの位置を調整した。
The detection ranges of the surface position detection mechanism and the mark position detection mechanism were moved according to the movement amounts of the wafer and the mask at this time. Further, the X-ray irradiation position on the mask surface of the X-ray illumination optical system was adjusted. Further, marks on the wafer surface and the mask surface were detected by a wafer mark position detecting mechanism and a mask mark position detecting mechanism. Then, the wafer stage was driven to adjust the wafer position so that the projection pattern was formed on the circuit pattern already formed on the wafer surface with a desired overlay accuracy or less. Further, based on the detection result of the surface position detecting mechanism, the wafer stage was driven so that the wafer surface coincided with the image forming position of the X-ray projection optical system, and the position of the wafer was adjusted.

【0082】ウエハステージおよびマスクステージの走
査を開始し、露光を行った。露光中も表面位置検出機構
により、ウエハとマスクの高さが維持されるようにし
た。以上の露光方法により、最小サイズ0.07μmの
レジストパターンを、所望の領域であるウエハ上の半導
体チップ1個分の領域全面に、所望の形状で得ることが
できた。このときの重ね合わせ精度は10nm以下であ
った。
Scanning of the wafer stage and the mask stage was started, and exposure was performed. During the exposure, the height of the wafer and the mask is maintained by the surface position detecting mechanism. By the above-described exposure method, a resist pattern having a minimum size of 0.07 μm was obtained in a desired shape over a whole area of one semiconductor chip on a wafer which is a desired area. The overlay accuracy at this time was 10 nm or less.

【0083】[0083]

【実施例7】第五実施例に記載のX線投影露光装置を用
いて、第六実施例に記載の露光方法によって半導体デバ
イスを作製した。デバイスは16GB(ギガバイト)の
DRAMとした。本デバイスは、22層の回路が形成さ
れており、その内の15層を本発明によるX線投影露光
装置で露光した。残りの7層は、最小パターンサイズが
0.15μm以上なので、エキシマレーザー露光装置で
露光した。各露光の間にはレジスト塗布、ドーピング、
アニーリング、エッチング、デポジション等の処理を行
い、デバイス回路を作製した。そして、最後に、シリコ
ンウエハを切断してチップ状に分割し、各チップをセラ
ミック製のパッケージに梱包した。
Embodiment 7 Using the X-ray projection exposure apparatus described in the fifth embodiment, a semiconductor device was manufactured by the exposure method described in the sixth embodiment. The device was a 16 GB (gigabyte) DRAM. In this device, 22 layers of circuits were formed, and 15 layers were exposed by the X-ray projection exposure apparatus according to the present invention. Since the remaining seven layers had a minimum pattern size of 0.15 μm or more, they were exposed with an excimer laser exposure device. During each exposure, resist coating, doping,
A device circuit was manufactured by performing processes such as annealing, etching, and deposition. Finally, the silicon wafer was cut and divided into chips, and each chip was packed in a ceramic package.

【0084】以上のように作製した半導体デバイスは、
16GBという大容量を有しつつ、所望の電気特性を示
した。
The semiconductor device manufactured as described above is
It has desired electrical characteristics while having a large capacity of 16 GB.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上の如く、本発明のX線投影露光装置
によれば、重ね合わせ精度や焦点合わせ精度やマスクの
照明性能を損なうことなく十分な範囲の倍率補正を行う
ことができる。その結果、変形量の大きなプロセスウエ
ハに対しても、高い重ね合わせ精度かつ高いスループッ
トで露光を行うことができる。
As described above, according to the X-ray projection exposure apparatus of the present invention, a sufficient range of magnification correction can be performed without impairing the overlay accuracy, focusing accuracy, and mask illumination performance. As a result, exposure can be performed with high overlay accuracy and high throughput even on a process wafer having a large deformation amount.

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

【図1】本発明によるX線投影露光装置の概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view of an X-ray projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】本発明によるX線投影露光装置における倍率補
正の手法を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a method of correcting magnification in an X-ray projection exposure apparatus according to the present invention.

【図3】本発明によるX線投影露光装置の表面位置検出
機構の部分拡大図である。
FIG. 3 is a partially enlarged view of a surface position detecting mechanism of the X-ray projection exposure apparatus according to the present invention.

【図4】本発明によるX線投影露光装置の概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic view of an X-ray projection exposure apparatus according to the present invention.

【図5】本発明によるX線投影露光装置のマーク位置検
出機構の部分拡大図である。
FIG. 5 is a partially enlarged view of a mark position detecting mechanism of the X-ray projection exposure apparatus according to the present invention.

【図6】本発明によるX線投影露光装置のX線照明光学
系を示した概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an X-ray illumination optical system of the X-ray projection exposure apparatus according to the present invention.

【図7】従来のX線投影露光装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a conventional X-ray projection exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・X線投影光学系(鏡筒) 2・・・マスク 3・・・マスクステージ 3a・・・調整機構 4・・・ウエハ 5・・・ウエハステージ 5a・・・調整機構 6・・・真空チャンバー 7a・・・ウエハ表面位置検出機構(照射部) 7b・・・ウエハ表面位置検出機構(検出部) 8a・・・マスク表面位置検出機構(照射部) 8b・・・マスク表面位置検出機構(検出部) 9a、9b、10a、10b・・・ステージ 11a、11b・・・X線 12a、12b・・・光束 13a、13b・・・スリット 14a、14b・・・ハービング 15a、15b・・・レンズ 16a、16b・・・ミラー 17a、17b、18a、18b・・・真空用アクチュ
エータ 20・・・ウエハマーク位置検出機構 21・・・マスクマーク位置検出機構 22、23・・・ステージ 24、25・・・光束 26・・・像検出器 27、28・・・結像レンズ 29、30・・・真空用アクチュエータ 40・・・X線照明光学系 41a、41b・・・X線光束 42a、42b・・・マスク表面位置 51・・・X線投影光学系 52・・・マスク 53・・・マスクステージ 54・・・ウエハ 55・・・ウエハステージ 56・・・真空チャンバ 57a・・・表面位置検出機構(照射部) 57b・・・表面位置検出機構(検出部) 58a、58b・・・光束 59a、59b、59c、59d、59e、59f・・
・X線 60・・・ウエハマーク位置検出機構 61・・・X線源 62・・・X線照明光学系 63・・・光束 64a、64b・・・マスク表面位置 65a、65b・・・ウエハ表面位置 66・・・X線投影光学系の光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray projection optical system (barrel) 2 ... Mask 3 ... Mask stage 3a ... Adjustment mechanism 4 ... Wafer 5 ... Wafer stage 5a ... Adjustment mechanism 6 ... Vacuum chamber 7a: Wafer surface position detection mechanism (irradiation unit) 7b: Wafer surface position detection mechanism (detection unit) 8a: Mask surface position detection mechanism (irradiation unit) 8b: Mask surface position detection Mechanism (detection unit) 9a, 9b, 10a, 10b ... Stage 11a, 11b ... X-ray 12a, 12b ... Light flux 13a, 13b ... Slit 14a, 14b ... Harving 15a, 15b ... -Lens 16a, 16b-Mirror 17a, 17b, 18a, 18b-Vacuum actuator 20-Wafer mark position detection mechanism 21-Mask mark position detection mechanism 2 2, 23 ... Stage 24, 25 ... Light flux 26 ... Image detector 27, 28 ... Imaging lens 29, 30 ... Vacuum actuator 40 ... X-ray illumination optical system 41a, 41b X-ray beam 42a, 42b Mask surface position 51 X-ray projection optical system 52 Mask 53 Mask stage 54 Wafer 55 Wafer stage 56 Vacuum chamber 57a Surface position detection mechanism (irradiation unit) 57b Surface position detection mechanism (detection unit) 58a, 58b Light flux 59a, 59b, 59c, 59d, 59e, 59f
X-ray 60: Wafer mark position detection mechanism 61: X-ray source 62: X-ray illumination optical system 63: Light flux 64a, 64b: Mask surface position 65a, 65b: Wafer surface Position 66: Optical axis of X-ray projection optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21K 5/00 G21K 5/02 X 5/02 H01L 21/30 531A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G21K 5/00 G21K 5/02 X 5/02 H01L 21/30 531A

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも、X線源と、該X線源から発
生するX線を所定のパターンを有するマスク上に照射す
るX線照明光学系と、該マスクからのX線を受けて前記
パターンの像をレジストを塗布したウエハー上に投影結
像するX線投影光学系を構成するミラーと、該ミラーを
保持する鏡筒と、該ウエハを保持するウエハステージ
と、該マスクを保持するマスクステージと、該ウエハお
よびマスクの表面位置を検出する表面位置検出機構と、
該ウエハおよびマスクに形成されたマークの位置を検出
するマーク位置検出機構とからなるX線投影露光装置に
おいて、 該マスクおよび該ウエハの位置を変えて投影倍率を補正
する機能を具備したことを特徴とするX線投影露光装
置。
At least an X-ray source, an X-ray illumination optical system for irradiating an X-ray generated from the X-ray source onto a mask having a predetermined pattern, and receiving the X-ray from the mask, the pattern Constituting an X-ray projection optical system for projecting and forming an image on a resist-coated wafer, a lens barrel for holding the mirror, a wafer stage for holding the wafer, and a mask stage for holding the mask And a surface position detection mechanism for detecting the surface position of the wafer and the mask,
An X-ray projection exposure apparatus comprising a mark position detecting mechanism for detecting a position of a mark formed on the wafer and the mask, wherein an X-ray projection exposure apparatus has a function of correcting a projection magnification by changing the position of the mask and the wafer. X-ray projection exposure apparatus.
【請求項2】 前記マスクおよびウエハの位置変化量に
従って、前記表面位置検出機構の検出範囲を補正する機
能を具備したことを特徴とする請求項1に記載のX線投
影露光装置。
2. The X-ray projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a function of correcting a detection range of said surface position detection mechanism in accordance with an amount of position change of said mask and wafer.
【請求項3】 前記マスクおよびウエハの位置変化量に
従って、前記マーク位置検出機構の検出範囲を補正する
機能を具備したことを特徴とする請求項1又は2に記載
のX線投影露光装置。
3. The X-ray projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a function of correcting a detection range of the mark position detection mechanism according to a position change amount of the mask and the wafer.
【請求項4】 前記マスクの位置変化量に従って、前記
X線照明光学系の該マスク面上における照射位置を補正
する機能を具備したことを特徴とする請求項1乃至3の
いずれかに記載のX線投影露光装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a function of correcting an irradiation position of the X-ray illuminating optical system on the mask surface according to a position change amount of the mask. X-ray projection exposure apparatus.
【請求項5】 前記表面位置検出機構は光学的な検出手
段であり、前記検出範囲の補正が、前記表面位置検出機
構の全体あるいは一部の位置の調整によりなされること
を特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載のX線投
影露光装置。
5. The surface position detecting mechanism is an optical detecting means, and the detection range is corrected by adjusting the position of the whole or a part of the surface position detecting mechanism. The X-ray projection exposure apparatus according to any one of 2 to 4.
【請求項6】 前記表面位置検出機構は光学的な検出手
段であり、前記検出範囲の補正が、前記表面位置検出機
構を構成する少なくとも1つの光学素子の位置あるいは
角度の調整によりなされることを特徴とする請求項2乃
至4のいずれかに記載のX線投影露光装置。
6. The surface position detecting mechanism is an optical detecting means, and the detection range is corrected by adjusting the position or angle of at least one optical element constituting the surface position detecting mechanism. The X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein:
【請求項7】 前記光学素子の角度の調整が、ハービン
グの角度調整であることを特徴とする請求項6に記載の
X線投影露光装置。
7. The X-ray projection exposure apparatus according to claim 6, wherein the adjustment of the angle of the optical element is an adjustment of the angle of the harbing.
【請求項8】 前記光学素子の位置の調整が、スリット
の位置調整であることを特徴とする請求項6に記載のX
線投影露光装置。
8. The apparatus according to claim 6, wherein the adjustment of the position of the optical element is an adjustment of a position of a slit.
Line projection exposure equipment.
【請求項9】 前記表面位置検出機構は電気的な検出手
段であり、前記検出範囲の補正が、前記表面位置検出機
構を構成する検出器の位置の調整によりなされることを
特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載のX線投影
露光装置。
9. The surface position detecting mechanism is an electric detecting means, and the detection range is corrected by adjusting a position of a detector constituting the surface position detecting mechanism. The X-ray projection exposure apparatus according to any one of 2 to 4.
【請求項10】 前記マーク位置検出機構は光学的な検
出手段であり、前記検出範囲の補正が、前記マーク位置
検出機構を構成する光学系の位置あるいは角度の調整に
よりなされることを特徴とする請求項3乃至9のいずれ
かに記載のX線投影露光装置。
10. The mark position detecting mechanism is an optical detecting means, and the detection range is corrected by adjusting a position or an angle of an optical system constituting the mark position detecting mechanism. An X-ray projection exposure apparatus according to claim 3.
【請求項11】 前記マーク位置検出機構は光学的な検
出手段であり、前記検出範囲の補正が、前記マーク位置
検出機構を構成する少なくとも1つの光学素子の位置あ
るいは角度の調整によりなされることを特徴とする請求
項3乃至9のいずれかに記載のX線投影露光装置。
11. The mark position detecting mechanism is an optical detecting means, and the correction of the detection range is performed by adjusting the position or angle of at least one optical element constituting the mark position detecting mechanism. An X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 3 to 9, wherein:
【請求項12】 前記X線照明光学系の照射位置を補正
する機能が、該X線照明光学系を構成する少なくとも1
つの光学素子の位置あるいは角度の調整によりなされる
ことを特徴とする請求項4乃至11のいずれかに記載の
X線投影露光装置。
12. A function of correcting an irradiation position of the X-ray illumination optical system includes a function of correcting at least one of the X-ray illumination optical systems.
The X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 4 to 11, wherein the X-ray projection exposure apparatus is performed by adjusting positions or angles of two optical elements.
【請求項13】 前記光学素子はマスクに最も近くに配
置した平面ミラーであることを特徴とする請求項12に
記載のX線投影露光装置。
13. An X-ray projection exposure apparatus according to claim 12, wherein said optical element is a plane mirror disposed closest to a mask.
【請求項14】 請求項1乃至13のいずれかに記載の
X線投影露光装置を用いた露光方法において、前記マス
クおよび前記ウエハの位置を変えて前記投影倍率を補正
し、該位置の変化量に基づいて前記表面位置検出機構の
検出範囲を補正し、あるいは前記マーク位置検出機構の
検出範囲を補正し、あるいは前記X線照明光学系の照射
位置を補正し、前記マーク位置検出機構で検出したマー
クの位置および前記表面位置検出機構で検出したウエハ
およびマスクの表面位置の値に基づいて、前記マスクス
テージおよびウエハステージを駆動して、前記ウエハの
所望の位置に前記マスクに形成された回路パターンの投
影像を形成することを特徴とするX線投影露光方法。
14. An exposure method using the X-ray projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection magnification is corrected by changing a position of the mask and the wafer, and a change amount of the position is corrected. The detection range of the surface position detection mechanism is corrected based on, or the detection range of the mark position detection mechanism is corrected, or the irradiation position of the X-ray illumination optical system is corrected, and the detection is performed by the mark position detection mechanism. A circuit pattern formed on the mask at a desired position on the wafer by driving the mask stage and the wafer stage based on the position of the mark and the value of the surface position of the wafer and the mask detected by the surface position detection mechanism. An X-ray projection exposure method comprising forming a projected image of
【請求項15】 前記投影倍率の補正を、前記マーク位
置検出機構により検出した複数のマークの間隔から算出
した投影倍率の値に基づいて行うこと特徴とする請求項
14に記載のX線投影露光方法。
15. The X-ray projection exposure according to claim 14, wherein the correction of the projection magnification is performed based on a value of a projection magnification calculated from an interval between a plurality of marks detected by the mark position detection mechanism. Method.
【請求項16】 請求項1乃至13のいずれかに記載の
X線投影露光装置を用い、請求項14又は15に記載の
露光方法により露光を行なって作製したことを特徴とす
る半導体デバイス。
16. A semiconductor device produced by using the X-ray projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 13 and performing exposure by the exposure method according to claim 14 or 15.
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