JP2002110541A - Scanning type aligner and method for manufacturing device using the same - Google Patents

Scanning type aligner and method for manufacturing device using the same

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JP2002110541A
JP2002110541A JP2001281497A JP2001281497A JP2002110541A JP 2002110541 A JP2002110541 A JP 2002110541A JP 2001281497 A JP2001281497 A JP 2001281497A JP 2001281497 A JP2001281497 A JP 2001281497A JP 2002110541 A JP2002110541 A JP 2002110541A
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately superpose a pattern of an original plate on a pattern area of a board in a scanning alignment. SOLUTION: A scanning type aligner comprises a projection optical system 21 for projecting the pattern of the original plate illuminated by an exposure light from a light source 9 on the board 18, and a scanning means (14, 23) for scanning the light on the plate and the board. The aligner further comprises a means for detecting a shape of the pattern area of the plate and a shape of the transfer area of the board.

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 exposure apparatus, and a device manufacturing method using the scanning exposure apparatus, and more particularly, to semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal elements, magnetic heads, and 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 When exposing a device pattern using a scanning type exposure apparatus, the demand for the accuracy of superposition of a reticle and a wafer is becoming more and more severe. For example, 64
For the manufacture of Mbit DRAMs, a line width of 0.35 μm
Since it is necessary to form a pattern of about m on the wafer, it is necessary to correct not only a positional deviation in the XYθ direction 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 between the reticle and the wafer during scanning. Since a local magnification error could not be corrected in the orthogonal direction, the reticle pattern could not be accurately superimposed 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 a scanning exposure apparatus capable of accurately superimposing a pattern of an original plate on a pattern area on a substrate, and a device manufacturing method using the scanning exposure apparatus. Is to do.

【0005】本発明の走査型露光装置は、露光光で照明
された原板のパターンを基板上に投影する投影光学系と
前記露光光に対して前記原板と前記基板を走査する走査
手段とを有する走査型露光装置において、前記原板のパ
ターン領域の形状と前記基板の転写領域の形状とを検出
する手段を有することを特徴とする。
The scanning exposure apparatus of the present invention has a projection optical system for projecting a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate, and scanning means for scanning the original and the substrate with the exposure light. The scanning exposure apparatus is characterized in that it has means for detecting the shape of the pattern area of the original plate and the shape of the transfer area of the substrate.

【0006】本発明の走査型露光装置のある形態は、露
光光で照明された原板のパターンを基板上に投影する投
影光学系と前記露光光に対して前記原板と前記基板を走
査する走査手段とを有する走査型露光装置において、前
記原板のパターン領域の形状と前記基板の転写領域の形
状とに基づいて前記原板の走査方向に対する前記基板の
走査方向を変えることを特徴とする。
A scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention includes a projection optical system that projects a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate, and a scanning unit that scans the original and the substrate with the exposure light. Wherein the scanning direction of the substrate relative to the scanning direction of the original plate is changed based on the shape of the pattern region of the original plate and the shape of the transfer region of the substrate.

【0007】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記各形状に基づいて前記投影光学系の投影倍率を変化さ
せることを特徴とする。
In one embodiment of the scanning type exposure apparatus according to the present invention, the projection magnification of the projection optical system is changed based on each of the shapes.

【0008】本発明の走査型露光装置のある形態は、露
光光で照明された原板のパターンを基板上に投影する投
影光学系と前記露光光に対して前記原板と前記基板を走
査する走査手段とを有する走査型露光装置において、前
記原板のパターン領域の形状と前記基板の転写領域の形
状とに基づいて前記投影光学系の投影倍率を調節するこ
とを特徴とする。
In one embodiment of the scanning exposure apparatus according to the present invention, there is provided a projection optical system for projecting a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate, and scanning means for scanning the original and the substrate with the exposure light. Wherein the projection magnification of the projection optical system is adjusted based on the shape of the pattern area of the original plate and the shape of the transfer area of the substrate.

【0009】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査中に前記投影倍率を変化させることを特徴とす
る。
In one embodiment of the scanning exposure apparatus according to the present invention, the projection magnification is changed during the scanning.

【0010】本発明の走査型露光装置のある形態は、露
光光で照明された原板のパターンを基板上に投影する投
影光学系と前記露光光に対して前記原板と前記基板を走
査する走査手段とを有する走査型露光装置において、前
記走査中に前記投影光学系の投影倍率を変化させると共
に、前記原板の走査方向に対する前記基板の走査方向を
変えることを特徴とする。
In one embodiment of the scanning exposure apparatus according to the present invention, there is provided a projection optical system for projecting a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate, and scanning means for scanning the original and the substrate with the exposure light. Wherein the scanning magnification of the projection optical system is changed during the scanning, and the scanning direction of the substrate with respect to the scanning direction of the original plate is changed.

【0011】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記走査中に前記原板の走査方向に対する前記基板の走査
方向を変化させることを特徴とする。
In one embodiment of the scanning exposure apparatus according to the present invention, the scanning direction of the substrate with respect to the scanning direction of the original plate is changed during the scanning.

【0012】本発明のデバイス製造方法は、請求項1乃
至5のいずれか1項に記載の走査型露光装置によりデバ
イスパターンで基板を露光する段階と、該露光した基板
を現像する段階とを含むことを特徴とする。
[0012] A device manufacturing method according to the present invention includes a step of exposing a substrate to a device pattern by a scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5, and a step of developing the exposed substrate. It is characterized by the following.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】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2
3及びレチクルステージ14の走査速度、露光ビーム2
0の強度に応じて変えられるよう構成してある。12
L、12R、22L、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 manufacturing a device according to an embodiment of the present invention. In the present exposure apparatus, at the time of scanning exposure, the wafer stage 23 is servo-locked by the tracking control with respect to the absolute coordinate system, that is, the mask stage 14 which is caused to scan with respect to the stationary mechanical origin 24 on the exposure apparatus. Reference numerals 15a and 15b denote scanning directions of the mask stage 14 and the wafer stage 27 during scanning exposure, respectively. An exposure beam 20 for exposing an exposure area 19 on a wafer 18 which is a photosensitive substrate is emitted from a light source 9 to an optical system 10.
The light is shaped into an elongated shape by the slit 11 via the light source. The opening width of the slit 11 is
3 and scanning speed of reticle stage 14, exposure beam 2
It is configured so that it can be changed according to the intensity of 0. 12
L, 12R, 22L, and 22R are alignment marks arranged on the left and right sides of the exposure area on the reticle M and the wafer 18, respectively. Alignment mark groups 12, 22
Are both composed of a grid pattern as shown in FIG. The relative positional deviation between the reticle and the wafer in the X and Y directions can be detected from these lattice patterns, and the relative positional deviation in the θ direction, that is, the rotational deviation can also be detected. The relative displacement between the wafer 18 and the reticle M is measured by the alignment measurement 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 marks 12 and 22 on the reticle M and the wafer 18, and reflected and diffracted by the alignment marks 12 and 22. The measurement beam 8 returning to the optical path of the projection beam by the beam splitter 7
Is deflected from the optical path of the projection beam through the optical sensor 1
Reach The alignment measurement destination (interference light) is converted into an electric signal by the photo sensor 1, amplified by the preamplifier 2, and then the alignment measurement signal, that is, the relative displacement signal 4 is generated by the phase measurement unit 3.

【0014】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は平面ガイドを兼ねた定盤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 denote laser interferometers for measuring the position coordinates of the mask stage and the wafer stage, respectively. The mask stage 14 is controlled by the laser interferometer 27
The position is measured and controlled in the axial direction. The wafer stage 23 is controlled by a laser interferometer 28 for X, Y, θ,
The position is measured and controlled in the ω x and ω y directions. 1
Reference numerals 7a to 17c denote linear motors which generate thrusts in the X, Y, and θ directions for driving the wafer stage 23. The wafer stage 23 is a surface plate 25 also serving as a planar guide.
, And a tilt stage (not shown) composed of three piezoelectric elements is mounted on the wafer stage 23 so as to hold the wafer 18. With these configurations, the wafer stage 23 achieves high-precision positioning performance that is not easily affected by vibration or friction transmitted from the outside. Reference numeral 16 denotes a linear motor for driving the mask stage 14. Similarly to the wafer stage 23, the mask stage 14 is driven while being floated and supported by a small amount of 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 television alignment scope for pre-alignment,
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 formed in advance on the wafer 18 is
The image is picked up at 6 and an 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 that has been pre-aligned based on the position shift signal enters a scanning exposure process. The lattice pattern of the alignment mark group on the reticle M and the wafer 18 is drawn on the exposure shot at a pitch of about 10 μm (see FIG. 3). 5μ
m), the alignment measurement unit 6 cannot perform accurate alignment measurement if the alignment scanning exposure is performed during the exposure. 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 a relative position shift amount, so that a shift between marks of one or more pitches of the grid pattern occurs. This is because it becomes impossible to distinguish between them. Therefore, the pre-alignment accuracy of the pre-alignment scope is set to ± 1 μm, and the relative displacement between the image of the reticle M and the exposure shot on the wafer 18 after the pre-alignment is set to ± 5 μm or less including other error factors. are doing.

【0015】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 of FIG. In the figure, 201a, 201b and 201c
Denotes a lens constituting the projection optical system. 202a, 20
2b and 202c are lenses 201a and 201c, respectively.
This is a lens barrel holding b and 201c. Also, 212
Denotes an air bearing guide for guiding the lens barrel 202b;
Reference numeral 3 denotes a static pressure pipeline for applying a static pressure to the air bearing guide 212, 204 denotes a driving pressure pipeline for supplying a pressure for driving the lens barrel 202b, 206 denotes a driving pressure supply source, and 215 denotes a lens barrel 202.
It is a spring that supports b. 216 is a piezo element for driving the entire projection optical system, 207 is a piezo element driving circuit, 210
Numeral 209 denotes an air sensor nozzle fixed to the lower end of the projection optical system for measuring the distance from the wafer 18, 209 a pneumatic pipeline for the air sensor, and 208 a converter for converting 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.

【0016】エアセンサノズル210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 space between the projection optical system 21 and the wafer 18 is detected by the air sensor nozzle 210 using the back pressure of air. This interval value is compared with a predetermined target value, and the piezo element 216 is driven so that the interval to the wafer 18 matches the target value, thereby completing the focusing operation. 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 the relative shift amount becomes zero.

【0017】図4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. 4 is a diagram showing a scanning control system of this embodiment. Reference numeral 211 denotes a projection optical system arithmetic unit that controls the projection magnification of the projection optical system 21 so that the magnification target value 408 is instructed by a higher-level controller (described later), and simultaneously corrects defocus. Reference numeral 401 denotes an alignment operation 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. 402 is a wafer stage control system computing unit, X of the wafer stage 23 measured by the laser interferometer 28, Y, θ, ω x , Z component measured by the gap sensor 208 to 210 of the omega y component and 2 The amount of operation is given to the driver 407 that supplies the driving power to each actuator so that the position coordinates of the target controller become target values 410a, 410b, and 410c (only the X, Y, and θ components are indicated) specified by the upper controller. Output. 4
03 is a mask stage control system computing unit, and outputs the operation amount to the driver 407 so that the X component position coordinates measured similarly with the laser interferometer 27 and a wafer stage control system 402 becomes equal to the target value X M . The wafer stage control system computing unit 402 and the mask stage control system computing unit 40
3 is a laser interferometer 2 in which the two stages are accelerated before the tracking scanning exposure using the alignment measurement signal as feedback and when the tracking is not performed because the alignment measurement signal cannot be detected satisfactorily.
7 has a high-speed communication path 415 for scanning the reticle and the wafer at a projection magnification ratio of the projection optical system 21 based on the measurement value of the measurement optical system 7. Reference numeral 404 denotes a scanning exposure arithmetic processing device which is a higher-level controller. The scanning exposure arithmetic processing unit 404 performs arithmetic processing for obtaining 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, 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 predetermined time, for example, every 0.5 msec. In the above-described arithmetic processing, the magnification target value 408 is calculated as a function for the alignment detection value or a value referred from a data table. The function or data table corrects the magnification reading error from the alignment signal caused by the local shape and pattern tendency of the pattern formed on the wafer and the difference from the ideal shape of the alignment mark. is there. These function tables can be changed for each process and each reticle, all of which are stored in the storage device 405 and read into the scanning exposure arithmetic processing device 404 via the communication path 414 as necessary.

【0018】図3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2
2LY、22RYが配置されている。そして個々の格子
パターン22LX、22LY、22RX、22RYにお
けるずれ量の検出値をΔXL、ΔYL、ΔXR、ΔYR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. 3 shows a shot and an alignment mark 22 on the wafer 18 to be exposed in the present embodiment. On both sides of the circuit pattern 301, grids for measuring a shift in the X direction from an image of the reticle are respectively provided. Patterns 22LX and 22RX are arranged, and a grid pattern 2 for measuring a shift in the Y direction in parallel with the patterns.
2LY and 22RY are arranged. If the detected values of the shift amounts in the individual lattice patterns 22LX, 22LY, 22RX, and 22RY are ΔX L , ΔY L , ΔX R , and ΔY R , the correction amount of the translation component is obtained in principle by the following equation. Can be

【0019】 (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 the Y direction alignment pattern 22LY, 22
Indicates the distance between RYs. Mdx and Mdy are parameters such as a constant or magnification for correcting an error of the average positional deviation amount in the circuit pattern 301 caused when a magnification change exists within the exposure angle of view, an alignment value of a surrounding exposure shot, a magnification value, and the like. Is a function of On the other hand, the correction amount of the magnification component is calculated at the k-th alignment measurement value ΔX L (k), ΔY L (k), ΔX R (k), Δ
If Y R (k) is sampled, it can be obtained by the following equation.

【0020】[0020]

【外1】 [Outside 1]

【0021】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, α is a coefficient for calculating the X-direction correction magnification and for weighting the mark 22LX and the mark 22RX for use in the magnification correction value because one of them is redundant. V st 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 points. Therefore, the projection magnification of the projection optical system 21 that is corrected according to the correction magnification obtained by the equations (4) and (5) is adjusted to 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 expression (5) is given by (kn) (n
May be replaced by an integer).

【0022】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
(k)及びm(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、
The variation in further occur because the S / N ratio of the sampling interval T is smaller alignment measurement signal is lower m x (k) and m y (k) is increased. In the present embodiment, the magnification correction value obtained for each sampling is not immediately output to the projection optical system arithmetic unit 211, but is output after averaging using a weighting function. FIG. 6 shows an example of the weighting function. The shape of the envelope 601 of the weighting function Wk can be changed according to the size of the opening of the slit 11 or the response characteristic of the projection optical system 21 to the command magnification. or,

【外2】 [Outside 2]

【0023】なる関係がある。There is a relationship as follows.

【0024】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.

【0025】[0025]

【外3】 [Outside 3]

【0026】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。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。
Here, when the weighting function W (k) having the 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. This magnification value is input to the filter function F shown in FIG. 7, and the output of the filter function F is the magnification target value ΔM finally passed to the projection optical system calculator 211.
Becomes

【0027】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 = Fx {MY (k)} (10) In this embodiment, the magnification target value (relative magnification value) obtained for each sampling time by the above equation (10) is immediately used as a projection optical system arithmetic unit. 211 and input to the projection optical system arithmetic unit 21
1 changes the projection magnification so that the projection magnification of the projection optical system 21 follows the magnification target value.

【0028】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と
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(11)式で示すδ
x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 Y component correction magnification value. X
The magnification change in the direction can be operated by changing the speed ratio between the scanning speed V M of the mask stage and the scanning speed Vst of the wafer stage. However, the slit width d of the exposure area
Δ pattern image by the difference in projection magnification Nop and scanning speed ratio Vst / V M of but a projection optical system with a value greater than 0 in passing the exposure slit shown on the projection plane by the following equation (11)
Moves by x, resulting in lower resolution.

【0029】 (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 moved on the projection plane) δx = | Nop−Vst / V M | · d (11) Therefore, in this embodiment, Vst is set within a range where δx does not exceed a certain threshold value. and fine adjustment, Vst / V M is operating so as to follow with respect to the change basically Nop.

【0030】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M
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 and arrangement tendency of the pattern formed on the wafer described with reference to FIG. 4, the difference between the alignment mark and the shape of the circuit pattern, and the like. It is for correcting a magnification reading error from the alignment signal that occurs. Fx (M
X), the input parameter of Fx (MY) is the supplementary magnification target value M
It can have other than X and MY.

【0031】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。
If the projection magnification changes while the slit for scanning exposure passes, Nop = Vst / V M (12) Even if the condition is satisfied, the pattern image follows the projection surface on the projection surface (13)
The resolution is degraded due to the movement of Δx1 shown in the equation.

【0032】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Fx
{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。
Δx1 ≒ V M · α op · t 2 (13) Here, α op is a magnification increase per unit time on the assumption that the magnification of the projection optical system 21 increases in proportion to the passage of time. Quantity. There is an upper limit of the allowable value for the resolution degradation due to the change in the projection magnification. Therefore, in this embodiment, Fx
When the rate of change of {MY (k)} in the sample time interval is small, the relative magnification value is determined by the relationship of equation (10). It is configured to output. FIG. 8 shows the contents of this processing.
Shown in

【0033】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が
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 is shown.
For x {MY (k)}, a difference value δFx is obtained with respect to the relative magnification value ΔM (k−1) previously output to the projection optical system 21 (803). Subsequently, it is determined whether or not δFx exceeds an absolute value of a threshold value a derived from a specification defining resolution degradation (804). If it does not exceed (808), the process proceeds to step 806, and if it does exceed (801), the upper limit a that allows the above difference value as a difference value
Alternatively, it is substituted with the lower limit -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) previously output to the projection optical system 21 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 is used in the next calculation processing. In step 802, an argument indicating the parameter sampling order is incremented for the next calculation.

【0034】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δFx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。
As described above, in this embodiment, the projection optical system 2
By limiting the magnification change of 1, the resolution is intended to be kept within the specified range. Step 8
By changing the value of the parameter a in step 04, the degree of freedom of the projection optical system 21 with respect to the change in the projection magnification can be changed. (Alignment correction) It is possible to adjust the priority of scanning exposure. On the other hand, in addition to the flow shown in FIG.
For example, a method of limiting using a continuous function without setting a threshold value can be considered. Further, the flow shown in FIG. 8 is not only a method of exposing a wafer while performing alignment measurement, but also a method of performing scanning exposure after performing alignment measurement in advance.
The present invention can be applied to a scanning exposure apparatus of a global alignment method and a pre-scan method.

【0035】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 configuration diagram of a projection optical system 21 according to another embodiment of the present invention. Reference numerals 201 to 216 are the same members as those described with reference to 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 piezo elements 90
3 and 904 minutely drive in the optical axis direction.
Piezo elements 903 and 904 are respectively a driver 901,
It is controlled under the command of the projection optical system arithmetic unit 211 via 902. FIG. 1 shows the cylindrical lenses 905a and 905b.
Has power in the Y direction at the other lens 201
The Y-direction partial magnification of several + ppm is applied to the reduction magnification (1 / in this embodiment) uniformly obtained by a to c. The magnification of the lenses 201a to 201c can be changed equally in the XY directions by driving the lens 201b and the lens barrel in the optical axis direction, as is apparent from the description of FIG. Therefore, the rotationally symmetric lenses 201a to 201a
The setting of the magnification in the X direction and the Y direction in the vicinity of the projection magnification value of に よ り can be arbitrarily performed by a combination of the magnification change in the XY direction due to c and the magnification change in the Y magnification by the cylindrical lenses 905a and 905b. It can be configured. The relative magnification value (magnification target value) ΔM 408 input to the projection optical system calculator 211 has two parameters of an X component and a Y component in this embodiment. Further, the filter function described in FIG.
Is applied to this embodiment in exactly the same way as in the previous embodiment. The scanning speed of the wafer stage 23 is finely adjusted substantially according to a change in the X-direction projection magnification of the projection optical system 21. Further, a cylindrical mirror is arranged on the optical path of the projection optical system 21 instead of the cylindrical lenses 905a and 905b, and the relative position or curvature of the mirror to another optical system (an example of finely adjusting the curvature in the third embodiment is presented). ) Can be finely adjusted.
In any case, the same 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.

【0036】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。
This configuration is also applicable to an exposure method for exposing a wafer while performing alignment measurement, a method for performing scanning exposure after performing alignment measurement in advance, a global alignment method, and a pre-scan type scanning exposure apparatus. Is possible.

【0037】図10に本発明の第3実施例を示す。図1
0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1003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、100
8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1011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1008、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。
FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. FIG.
0, the members having the same numbers as those in FIG. 1 perform the same functions as the members described in FIG. 1001 is a mirror, and the back side of the reflection surface is a closed space 1002. A fluid is sealed in the closed space 1002, and a differential pressure is generated with respect to the external atmosphere by flowing or discharging the fluid from the fluid introduction path 1003. Due to the generation of the differential pressure, pressure is applied to the mirror 1001 in a direction perpendicular to the mirror surface, and the mirror 1001 is slightly distorted, and the magnification of the image formed by the reflected light slightly changes compared to when the differential pressure is 0. 1004 is a valve unit for controlling the amount of fluid flowing into the closed space, and 1005 is a controller for controlling the valve unit. 1006 and 1007 are quarter-wave plates, 100
8 is a beam splitter. 1009 is a light receiving lens for picking up an alignment signal, and 1013 is an alignment signal processing device. 1010 is a mirror and 1011 is an objective lens group. The objective lens group 1011 is controlled by the lens control device 1012 and corrects defocus 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. Exposure light transmitted through the reticle is reflected by a mirror 1001, transmitted through a quarter wave front plate 1006, a beam splitter 1008, and a quarter wave front plate 1007, and reflected by a mirror 1010.
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,
In the present embodiment, as in the first embodiment, magnification measurement during scanning exposure and magnification correction in real time are possible. 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 has at least one cylindrical lens, thereby providing a magnification function in the X direction or the Y direction. Is also possible.

【0038】以上説明した実施例の効果を次に列挙す
る。
The effects of the embodiment described above will be listed below.

【0039】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 sequentially 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.

【0040】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. By making the scanning speed of the stage follow the magnification change in the scanning direction of the projection optical system, the displacement of the projection pattern position is minimized.

【0041】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 and Y directions can be corrected independently of each other.

【0042】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. The correction magnification value obtained from the alignment measurement signal is converted into a magnification value of the projection optical system 21 by converting the correction magnification value obtained from the alignment measurement signal based on a function or a data table input in advance. The difference between the projection magnification value obtained from the above and the magnification value for aligning the actual pattern can be corrected.

【0043】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. The closed space provided on the back of the mirror is filled with fluid, and the amount of fluid is controlled to generate a differential pressure between the closed space and the external atmosphere, causing the mirror to be slightly distorted, resulting in a small change in the projection magnification. did.

【0044】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 calculating a local correction magnification value by multiplying a correction magnification value obtained from a plurality of alignment measurement data groups required for the magnification calculation process by a weighting function, the S / N of the alignment measurement signal value, noise, and the like are obtained. A stable correction magnification value that is hardly affected can be calculated.

【0045】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 for a certain period of time, resolution degradation due to magnification correction was suppressed within limits.

【0046】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.

【0047】レチクルのパターンとウエハのパターン間
の整合状態を悪化させる要因として、ウエハに酸化成
膜、イオン打ち込み、エッチング等の処理を施すうちに
ウエ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 of deteriorating the alignment 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 processes such as oxide film formation, ion implantation, and etching. This deformation mainly appears as a change in the magnification of the pattern during projection exposure.

【0048】ウエハの変形具合は、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。またウエ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、ウエハの中心近傍のパ
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、ウエ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 often differs between the direction of the crystal axis of the substrate and the other direction, and the magnification and orthogonality are not uniform. Also, since the amount of expansion and contraction due to heat changes in relation to the distance from the center of the wafer, the amount of deformation of the pattern near the center of the wafer and the amount of deformation of the pattern near the outer periphery are different, and the wafer has a non-linear shape. There are various patterns.

【0049】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。
In addition, in the semiconductor manufacturing process, not all the steps are performed by the same projection exposure apparatus. When an attempt is made to match a mask pattern with a pattern exposed in a previous step by another apparatus, a projection optical system is required. If matching between the distortions of the competitors or matching of the bending (bowing) in the scanning direction of the scanning exposure system is not performed, it is recognized as a non-linear shape deviation of the pattern of the substrate.

【0050】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、この種のウエハのパターン
の非線形な形状ずれがあっても、正確にレチクルのパタ
ーンとウエハのパターンを重ね合わせることが可能であ
る。
According to the above-described embodiments and the scanning projection exposure apparatus of each embodiment described below, even if there is a non-linear shape deviation of the wafer pattern of this kind, the reticle pattern and the wafer pattern can be accurately corrected. It is possible to superimpose.

【0051】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、露光基板であるウエハ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とウエハ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
像をウエハ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とウエハステージ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121全面をウエハ3上の転写領域122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、ウエハ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、ウエハ
18は複数の転写領域122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 by 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 as an exposure substrate is supported by the apparatus main body by a wafer stage 23 whose driving in the XY directions 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.
And a slit-like exposure light area 116 from an illumination system (not shown) is used to project the pattern image of the mask M onto the wafer at a size corresponding to the projection magnification of the projection optical system 21. 3 is projected. The scanning exposure is performed by exposing the exposure light 116 to the mask stage 14 and the wafer stage 2.
3 is performed in the X direction at a speed ratio according to the projection magnification of the optical system 21. The entire pattern area 121 on the mask 1 is transferred to a transfer area 122 on the wafer 3. In this figure, the projection optical system 2 constituted by a refraction element such as a lens is shown, but a projection optical system combining a reflection element and a refraction element as shown in FIG. As shown in this figure, the size may be reduced other than the same size. In addition, the outer shape of the wafer 18 is not specified in this drawing, and when a reduction projection optical system is used, the wafer 18 has a plurality of transfer areas 122.

【0052】マスクMとウエハ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 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 unit 1103 to the arithmetic processing circuit 1102, and the position corresponding to the position information of the mask mark 151 is obtained. Is stored. This measurement is performed on a plurality of mask marks 151 by controlling the mask stage 14 by using a laser interferometer (not shown) to sequentially repeat the measurement.
The drawing state of the original image of the mask M is determined. The mask mark 151 is drawn simultaneously with the pattern area 121 on the mask M, and represents a drawing origin, a drawing magnification, and a drawing orthogonality of the pattern area 121. When measuring the drawing magnification and the drawing orthogonality, the mask mark 151 must be at least 3
More mask marks 151 are needed, and more mask marks 151 are needed to measure the non-linear component of the drawing error.

【0053】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。
Although the mask marks 151 are arranged so as to sandwich the pattern area 121 in this figure, there is no problem if they are arranged in the pattern area 121, and the shape is not limited to a cross. The actual element pattern drawn in 121 may be measured as a mask mark.

【0054】次に、ウエハ18の転写領域122の周辺
に配置されたウエハマーク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エハマーク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 area 122 of the wafer 18 is
To observe 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.
The chromatic aberration corrector 1 is preferably disposed at a position that 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 produce the wafer mark 152.
When observing, the correction optical element 8 becomes unnecessary.

【0055】観察顕微鏡117によってウエハ18の転
写領域122の周辺に複数個配置されたウエハマーク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
れウエハマーク152の位置情報として演算処理回路1
102に送られる。その観察時のウエハステージ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、ウエハマーク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エハ
マーク152に対し、不図示のレーザー干渉計で制御し
ながらウエハステージ23を駆動させて順次繰り返して
ゆくことにより、ウエハ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 around the transfer area 122 of the wafer 18 by the observation microscope 117
52, the signal from the microscope 117 is processed by the mark detecting means 1101 as in the case of the mask mark 151, and is processed by the arithmetic processing circuit 1 as position information of the wafer mark 152.
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 unit 1103 to the arithmetic processing circuit 1102, and the position corresponding to the position information of the wafer mark 152 is obtained. Is stored. This measurement is performed on a plurality of wafer marks 152 by controlling the wafer interferometer (not shown) while sequentially controlling the plurality of wafer marks 152 so that the shape of the transfer area 122 on the wafer 18 is determined. 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 is assumed to include a change in the projection magnification of 1.
17 and the mark detecting means 1101.

【0056】投影光学系21が縮小投影光学系である場
合には、ウエハ18上の転写領域122が複数個存在す
る事が多い。その場合には、上記ウエハマーク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, a plurality of transfer areas 122 on the wafer 18 are often present. In this case, the position information of the wafer mark 152 is measured for each transfer area 122, and is stored as a shape for each transfer area 122 on the arithmetic processing circuit 1102.

【0057】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、ウエハマーク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、
更に多くのウエハマーク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。
In order to measure the magnification and orthogonality as the shape of the transfer area 122, at least three or more wafer marks 152 are required.
More wafer marks 152 are required. Further, the arrangement place and shape are not limited to the present embodiment, but are arbitrary.

【0058】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、ウエハ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とウエハステージ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エハ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 region 122 on the wafer 18 causes an error during exposure transfer. This error is caused by the arithmetic processing circuit 11 storing the error during the scanning exposure.
02, a scanning drive method for correcting an exposure transfer error is instructed to the drive control unit 1103, and scan exposure is performed while controlling the positions of the mask stage 4 and the wafer stage 5 using a laser interferometer (not shown). It is corrected by driving some optical elements in the system 21 and the pattern area 1
Reference numeral 21 denotes a transfer area 12 on the wafer 18 with good alignment accuracy.
2 is transferred.

【0059】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 between the pattern area 121 and the transfer area 122 as shown in FIG. In FIG. 12A, the transfer area 122 is deformed.
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.

【0060】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又はウエハ
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又はウエハ
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, 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 side 2 is 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 the 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 FIGS. At this time, the orthogonality error θ is θ1,
In the case of a continuous change rather than a constant value such as θ2 and θ3, the non-linear orthogonality error can be corrected by changing the oblique driving amount of the mask stage 14 or the wafer stage 23 accordingly. . As a result, the pattern area 121 can be transferred onto the transfer area 122 with high accuracy.

【0061】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 non-linear magnification error occurs in the scanning exposure direction in the pattern area 121 and the transfer area 122 as shown in FIG. FIG.
In FIG. 3A, the transfer area 122 is deformed, but it is a relative problem even if the pattern area 121 is deformed, and it is considered that the following correction scanning exposure will be performed. good.

【0062】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又はウエハステージ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
はウエハステージ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 response to 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.
The scanning start side is adjusted. Next, the arithmetic processing circuit 1102
From the scanning control unit 1103 to the scanning direction magnification error βx
As a scanning drive method for correcting (βx = 1wx / 1mx 1wx: distance between marks in the scanning direction of the transfer area 122, 1mz: distance between marks in the scanning direction of the pattern area 121), the magnification of the mask stage 14 or the wafer stage 23 in the scanning direction is used. An instruction is issued to drive while changing the relative speed by the error βx, and the exposure light 16 is moved with respect to the exposure light 16 as shown in FIGS. 13B to 13C while controlling the position using a laser interferometer (not shown). . At this time, the scanning direction magnification error β
When x is not a constant value but continuously changes like βx1 and βx2, the relative speed change amount of the mask stage 14 or the wafer stage 23 is also changed in accordance therewith, so that the non-linear scanning direction is changed. Magnification errors can also be corrected. As a result, the pattern area 121 can be transferred onto the transfer area 22 with high accuracy.

【0063】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 a case where a non-linear magnification error occurs in the non-scanning exposure direction in the pattern area 121 and the transfer area 122 as shown in FIG. In FIG. 14A, the transfer region 122 is deformed. However, even if the pattern region 121 is deformed, it is a relative problem, and it is considered that the following correction scanning exposure is performed. Good.

【0064】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
又はウエハステージ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又はウエハステー
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 response 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 two scan start sides are aligned with each other. Next, the arithmetic processing circuit 1102 sends a non-scanning direction magnification error βy (βy = 1wy / 1my1wy: transfer area 1) to the drive control unit 1103.
As a scanning drive method for correcting the distance 1my between the marks 22 in the non-scanning direction in the non-scanning direction (the distance between marks in the non-scanning direction in the pattern area 121), the optical element in the projection optical system 21 is driven by the magnification error βy in the non-scanning direction. From the mask stage 14
Alternatively, an instruction is issued to drive the wafer stage 23,
While controlling the position using a laser interferometer not shown,
It moves with respect to the exposure light 16 as shown in FIG. At this time, the magnification error βy in the non-scanning direction is βy1, βy2
If the value is not constant but changes continuously,
The driving amount of the optical magnification correcting optical element in the projection optical system 21 is accordingly changed in accordance with the scanning exposure driving of the mask stage 14 or the wafer stage 23, so that a non-linear magnification error in the non-scanning direction is obtained. Can also be corrected. As a result, the pattern area 121 can be transferred onto the transfer area 122 with high accuracy.

【0065】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 misalignment between the pattern area 121 and the transfer area 22 occurs in the three examples of the composite element shown in FIGS. FIG. 15 shows a shape shift in which the orthogonality error and the non-scanning direction magnification error are combined. If the orthogonality error correction step and the non-scanning direction magnification error correction step are performed simultaneously, the correction can be performed.

【0066】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
22 can be superimposed with high accuracy on any of the non-linear shape deviations.

【0067】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 various types of scanning exposure shown in FIGS. 12 to 15 can be implemented by the various types of scanning exposure apparatuses described with reference to FIGS.

【0068】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、
ウエハマーク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。
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 wafer marks 22 and 152
19 may be configured without the intervention of the projection optical system 21.

【0069】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、ウエハマーク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。
In this case, as shown in FIG. 16, an off-axis observation microscope 119 is constructed so that the projection optical system 21 is adjacent to the projection optical system 21. This enables high-precision measurement of the wafer marks 22 and 152 regardless of the process.
High-precision correction of the non-linear shape misalignment between 21 and the transfer region 122 is realized.

【0070】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 (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD). Step 1
In (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. 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 lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer prepared in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding).
It includes steps such as a packaging step (chip encapsulation). In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0071】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 a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0072】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 conventionally been difficult to manufacture.

【0073】[0073]

【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 superimposed on 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 the 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 diagram showing one 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 illustrating a configuration of a projection optical system in FIG. 1;

【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 scanning 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 illustrating 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 illustrating 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。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a magnification control method of the apparatus of FIG. 1;

【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。
FIG. 12 is a view showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG. 11;

【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。
FIG. 13 is a view showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG. 11;

【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。
FIG. 14 is a view showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG. 11;

【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 view showing a state of scanning exposure using the apparatus of FIG. 11;

【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 the 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 view 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 drive pressure supply source 211 Projection optical system calculator

Claims (8)

【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基
板上に投影する投影光学系と前記露光光に対して前記原
板と前記基板を走査する走査手段とを有する走査型露光
装置において、前記原板のパターン領域の形状と前記基
板の転写領域の形状とを検出する手段を有することを特
徴とする走査型露光装置。
1. A scanning exposure apparatus comprising: a projection optical system for projecting a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate; and scanning means for scanning the original and the substrate with respect to the exposure light. A scanning exposure apparatus comprising means for detecting a shape of a pattern region of an original plate and a shape of a transfer region of the substrate.
【請求項2】 露光光で照明された原板のパターンを基
板上に投影する投影光学系と前記露光光に対して前記原
板と前記基板を走査する走査手段とを有する走査型露光
装置において、前記原板のパターン領域の形状と前記基
板の転写領域の形状とに基づいて前記原板の走査方向に
対する前記基板の走査方向を変えることを特徴とする走
査型露光装置。
2. A scanning exposure apparatus comprising: a projection optical system for projecting a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate; and scanning means for scanning the original and the substrate with respect to the exposure light. A scanning exposure apparatus, wherein a scanning direction of the substrate with respect to a scanning direction of the original is changed based on a shape of a pattern region of the original and a shape of a transfer region of the substrate.
【請求項3】 前記各形状に基づいて前記投影光学系の
投影倍率を変化させることを特徴とする請求項1又は2
に記載の投影露光装置。
3. A projection magnification of the projection optical system is changed based on each of the shapes.
3. The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項4】 露光光で照明された原板のパターンを基
板上に投影する投影光学系と前記露光光に対して前記原
板と前記基板を走査する走査手段とを有する走査型露光
装置において、前記原板のパターン領域の形状と前記基
板の転写領域の形状とに基づいて前記投影光学系の投影
倍率を調節することを特徴とする走査型露光装置。
4. A scanning exposure apparatus comprising: a projection optical system for projecting a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate; and scanning means for scanning the original and the substrate with respect to the exposure light. A scanning exposure apparatus, wherein a projection magnification of the projection optical system is adjusted based on a shape of a pattern region of an original plate and a shape of a transfer region of the substrate.
【請求項5】 前記走査中に前記投影倍率を変化させる
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の走査型露光装
置。
5. The scanning exposure apparatus according to claim 3, wherein the projection magnification is changed during the scanning.
【請求項6】 露光光で照明された原板のパターンを基
板上に投影する投影光学系と前記露光光に対して前記原
板と前記基板を走査する走査手段とを有する走査型露光
装置において、前記走査中に前記投影光学系の投影倍率
を変化させると共に、前記原板の走査方向に対する前記
基板の走査方向を変えることを特徴とする走査型露光装
置。
6. A scanning exposure apparatus comprising: a projection optical system for projecting a pattern of an original illuminated by exposure light onto a substrate; and scanning means for scanning the original and the substrate with respect to the exposure light. A scanning exposure apparatus, wherein a scanning magnification of the projection optical system is changed during scanning, and a scanning direction of the substrate is changed with respect to a scanning direction of the original plate.
【請求項7】 前記走査中に前記原板の走査方向に対す
る前記基板の走査方向を変化させることを特徴とする請
求項1乃至6のいずれか1項に記載の走査型露光装置。
7. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein a scanning direction of the substrate with respect to a scanning direction of the original plate is changed during the scanning.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
走査型露光装置によりデバイスパターンで基板を露光す
る段階と、該露光した基板を現像する段階とを含むデバ
イス製造方法。
8. A device manufacturing method, comprising: exposing a substrate with a device pattern using the scanning exposure apparatus according to claim 1; and developing the exposed substrate.
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