JP2890413B2 - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents

Exposure apparatus and exposure method

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JP2890413B2
JP2890413B2 JP63164898A JP16489888A JP2890413B2 JP 2890413 B2 JP2890413 B2 JP 2890413B2 JP 63164898 A JP63164898 A JP 63164898A JP 16489888 A JP16489888 A JP 16489888A JP 2890413 B2 JP2890413 B2 JP 2890413B2
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interferometer
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • 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
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、集積回路製造用の縮小投影露光装置等の
ように、露光対象を非常に高精度に位置決めして露光を
行う場合に好適な露光装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is suitable for performing exposure while positioning an exposure object with very high precision, such as a reduction projection exposure apparatus for manufacturing an integrated circuit. The present invention relates to an exposure apparatus.

[従来の技術] 従来の集積回路製造用の露光装置においては、サーボ
機構を備えた2次元可動のステージ上にウエハを載置
し、ステージと照射光束を相対的に移動させ、レーザ干
渉計などの位置検出手段によってステージの相対移動に
よる位置を検出し、被露光領域と照射光束を所定の位置
関係に位置決めしている。そして、位置決めした位置で
サーボロックし、位置決め目標位置に対する偏位距離が
所定の許容範囲以内となってから露光を行う方式が採用
されていた。
2. Description of the Related Art In a conventional exposure apparatus for manufacturing an integrated circuit, a wafer is mounted on a two-dimensional movable stage provided with a servo mechanism, and the stage and an irradiation light beam are relatively moved. The position of the stage by relative movement of the stage is detected by the position detecting means, and the area to be exposed and the irradiation light beam are positioned in a predetermined positional relationship. Then, a method has been adopted in which the servo lock is performed at the positioned position and the exposure is performed after the deviation distance from the positioning target position falls within a predetermined allowable range.

[発明が解決しようとする課題] しかし、上記のような露光装置において、露光時間中
にサーボをかけ続けていても、厳密にはステージはX−
Y軸ともに揺れている。従来、このような露光装置の光
源としては、一般的に水銀(Hg)ランプが用いられてい
たが、水銀ランプは連続発光の光源であるため、露光開
始後に被露光領域と光束の位置関係が許容範囲以上に変
化しても、そのまま露光が続行され、露光パターンの解
像力が著しく低下するという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described exposure apparatus, strictly speaking, even if the servo is continuously applied during the exposure time, the stage is X-axis.
Both the Y axis swings. Conventionally, a mercury (Hg) lamp has been generally used as a light source of such an exposure apparatus. However, since the mercury lamp is a continuous light source, the positional relationship between the exposure area and the luminous flux after the start of the exposure. Even if the change exceeds the allowable range, there is a problem that the exposure is continued as it is, and the resolving power of the exposure pattern is significantly reduced.

ここで、従来の露光方法を第6図によって説明する。
図において、(a)はx軸方向のサーボ状態を表わすグ
ラフ、(b)はy軸方向のサーボ状態を表わすグラフ、
(c)はシャッターによる露光タイミングを示すグラフ
であるが、上記(a),(b)及び(c)ともに互いに
関連するので、第6図として相関する形式で示してい
る。図中、横軸はいずれも時間を、縦軸は(a)はx軸
方向の変位距離、(b)はy軸方向の変位距離であり、
0目盛が所定の位置決め目標位置(露光位置)を示して
いる。なお、T0はサーボ確認時間、T1はシャッタ開時間
である。即ち、サーボ確認をT0時間で行った後、T1時間
シャッタを開いて(図(c)中、斜線部)露光を行うも
のである。第6図(a)及び(b)に示されるように、
サーボ中のx,y軸方向のステージのふらつきは完全には
除去できておらず、ステージの位置が微妙に変動してい
る状態で露光が行われている。
Here, a conventional exposure method will be described with reference to FIG.
In the figure, (a) is a graph showing a servo state in the x-axis direction, (b) is a graph showing a servo state in the y-axis direction,
FIG. 6 (c) is a graph showing the exposure timing by the shutter. Since (a), (b) and (c) are related to each other, they are shown in a correlated form in FIG. In the figure, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the displacement distance in the x-axis direction, and the vertical axis represents the displacement distance in the y-axis direction.
Zero scale indicates a predetermined positioning target position (exposure position). Incidentally, T 0 is servo confirmation time, T 1 is the shutter open time. That is, after the servo check T 0 hours, (in the figure (c), hatched portion) Open T 1 times shutter and performs exposure. As shown in FIGS. 6 (a) and (b),
The wobble of the stage in the x and y axis directions during the servo cannot be completely removed, and the exposure is performed in a state where the position of the stage is slightly changed.

また、近年かかる露光装置の光源としては、エキシマ
レーザ等パルス性光源も用いられるに至っているが、所
定の露光量を確保するには通常1つの露光領域に対し
て、複数パルスの露光がなされるので、この場合もステ
ージのサーボゆらぎに起因するステージ停止の安定性の
不良は、微細な回路形成の大きな障害となる。
In recent years, a pulsed light source such as an excimer laser has been used as a light source of such an exposure apparatus. However, in order to secure a predetermined exposure amount, exposure of a plurality of pulses is usually performed on one exposure region. Therefore, in this case as well, poor stability of the stage stop due to the servo fluctuation of the stage becomes a major obstacle in forming a fine circuit.

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、
照明対象と照明光束が非常に高精度に位置決めされた状
態で露光を行うことのできる露光装置を提供することを
目的とするものである。
The present invention has been made in view of such a point,
It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that can perform exposure in a state where an illumination target and an illumination light beam are positioned with extremely high accuracy.

[課題を解決するための手段] 上述の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、
露光対象を保持するステージと、前記露光対象を照明光
束で露光するための露光手段と、前記露光対象と前記照
明光束とを所定の位置関係に位置決めするために前記ス
テージと前記照明光束とを相対的に移動させる移動手段
と、前記ステージと前記照明光束との相対的な位置を検
出する位置検出手段とを備えた露光装置において、前記
ステージと前記照明光束との相対的な目標位置に対して
第1の許容範囲を設定し、前記位置検出手段からの位置
情報が前記第1の許容範囲内となるように前記移動手段
をサーボ制御する第1制御手段と、前記目標位置に対し
て前記第1の許容範囲よりも狭い第2の許容範囲を設定
し、前記位置検出手段からの位置情報が前記第2の許容
範囲内になっているときに露光が行われるよう前記露光
手段を制御する第2制御手段とを備えたことを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is
A stage for holding the exposure target, an exposure unit for exposing the exposure target with an illumination light beam, and a stage and the illumination light beam for positioning the exposure object and the illumination light beam in a predetermined positional relationship. Moving means for moving the stage and the position of the illumination light beam relative to the stage, wherein the exposure device includes a position detection means for detecting a relative position between the stage and the illumination light beam. First control means for setting a first allowable range, servo-controlling the moving means so that the position information from the position detecting means falls within the first allowable range; and A second allowable range smaller than the first allowable range is set, and the exposing unit is controlled so that exposure is performed when the position information from the position detecting unit is within the second allowable range. Characterized in that a control means.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の露光装置に
おいて、前記照明光束は、パルス性の照明光束であるこ
とを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the exposure apparatus according to claim 1, wherein the illumination light beam is a pulsed illumination light beam.

請求項3に係る発明の露光装置は、マスクに形成され
たパターン像で露光対象を露光するための露光手段と、
前記マスクと前記露光対象との相対的な位置関係を検出
するための位置検出手段と、前記マスクと前記露光対象
とが所定の位置関係になるように前記マスクと前記露光
対象の少なくとも一方を移動する移動手段と、前記マス
クと前記露光対象との相対的な目標位置に対して第1の
許容範囲を設定し、前記位置検出手段からの位置情報が
前記第1の許容範囲内になるように前記移動手段をサー
ボ制御する第1制御手段と、前記目標位置に対して前記
第1の許容範囲よりも狭い第2の許容範囲を設定し、前
記位置検出手段からの位置情報が前記第2の許容範囲内
になっているときに露光が行われるよう前記露光手段を
制御する第2制御手段とを備えたことを特徴とする。
An exposure apparatus according to a third aspect of the present invention includes an exposure unit configured to expose an exposure target with a pattern image formed on a mask;
Position detecting means for detecting a relative positional relationship between the mask and the exposure target; and moving at least one of the mask and the exposure target so that the mask and the exposure target have a predetermined positional relationship. Moving means, and a first allowable range for a relative target position between the mask and the exposure target, so that position information from the position detecting means falls within the first allowable range. A first control unit that servo-controls the moving unit, and a second allowable range that is smaller than the first allowable range with respect to the target position, and the position information from the position detecting unit is the second allowable range. A second control unit for controlling the exposure unit so that the exposure is performed when the exposure time is within the allowable range.

[作用] 本発明においては、露光対象を保持するステージと照
明光束を相対的に移動させて、所定の位置関係に位置決
めする際、サーボ追込み範囲を発光トリガ可能範囲より
大きく設定している。即ち、サーボ範囲自体を極端に狭
く設定すると、サーボ系が機械的な応答遅れやステージ
の質量等によってハンチングを起こし、設定範囲内にX
−Y両軸とも入ることがほとんど起こらなくなってしま
うが、本発明では位置決め目標位置に対してステージが
最も早く追込まれるのに適した範囲をサーボ範囲として
いるので、X−Y両軸とも速やかにサーボ範囲内に収束
する。
[Operation] In the present invention, when the stage holding the exposure target and the illumination light beam are relatively moved and positioned in a predetermined positional relationship, the servo tracking range is set to be larger than the emission triggerable range. That is, if the servo range itself is set extremely narrow, the servo system will hunt due to mechanical response delay, stage mass, etc.
In this invention, the servo range is the range suitable for the stage to follow the positioning target position at the earliest time. Converges within the servo range.

ステージは、収束後も位置決め目標位置を中心として
サーボ範囲内で微妙に揺れているわけであるが、安定し
たサーボが行われており、変位距離は僅かであるので、
サーボ範囲より狭く設定した発光トリガ可能範囲(例え
ば干渉計の最小分解能以内)にX−Y両軸とも入る確率
が高くなっている。そして、本発明では、この発光トリ
ガ範囲内にX−Y両軸とも入ったときに、パルス光を射
出することにより、極めて高精度に位置決めされた状態
で露光を行うことが可能となり、ステージの揺れによる
解像力の低下や、重ね合せ精度の低下を実質上完全に防
止することができる。
The stage is slightly swaying within the servo range around the positioning target position even after convergence, but since the stable servo is performed and the displacement distance is small,
The probability that both the X and Y axes fall within a light emission triggerable range (for example, within the minimum resolution of the interferometer) set narrower than the servo range is high. According to the present invention, when both the X and Y axes are within the emission trigger range, the pulse light is emitted, so that exposure can be performed in a highly accurate positioning state. It is possible to substantially completely prevent a reduction in resolution due to shaking and a reduction in overlay accuracy.

[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示すステップ・アンド
・リピート方式の投影露光装置の説明図である。光源に
はパルス光源としてエキシマレーザを用いている。この
光源の特徴はパルス光(発光時間は約10nsec)で波長の
短い遠紫外光(UV)が得られることである。
Embodiment FIG. 1 is an explanatory view of a step-and-repeat type projection exposure apparatus showing an embodiment of the present invention. An excimer laser is used as a light source as a pulse light source. The feature of this light source is that it can obtain far ultraviolet light (UV) having a short wavelength with pulsed light (emission time is about 10 nsec).

第1図において、主光学系は投影レンズ1でレチクル
2のパターンの像をウエハ3に投影するものである。照
明光源としてのエキシマレーザ14から出射したレーザ光
は、2個のミラーを介してエキスパンダー15で構成され
るレンズ系に入射する。エキスパンダー15は集光レンズ
15aのほかに、光量分布を均一にする光学系(オプチカ
ルインテグレータやスペックル低減素子等)を内蔵して
おり、集光されたレーザビームがレチクル2を照射す
る。
In FIG. 1, a main optical system projects an image of a pattern of a reticle 2 on a wafer 3 by a projection lens 1. Laser light emitted from an excimer laser 14 as an illumination light source enters a lens system including an expander 15 via two mirrors. Expander 15 is a condenser lens
In addition to the optical system 15a, an optical system (such as an optical integrator or a speckle reduction element) for making the light quantity distribution uniform is built in, and the reticle 2 is irradiated with the focused laser beam.

また、ウエハ3はx−y方向に移動するステージ4の
上に載置固定されている。ステージ4に取付けられた移
動鏡5と投影レンズ1に取付けられた固定鏡5aとミラー
及びハーフミラー6及び検出器7で構成される干渉計で
位置検出手段を形成している。この干渉計は0.01μm程
度の分解能でステージ位置をモニタすることが可能であ
る。ステージ4は、X軸方向のサーボモータ8とネジ9
とY軸方向のサーボモータとネジ(図示せず)によって
x−Y方向に移動可能となっており、サーボモータを用
いた移動手段が形成されている。
The wafer 3 is mounted and fixed on a stage 4 that moves in the xy directions. A position detecting means is formed by an interferometer comprising a movable mirror 5 attached to the stage 4, a fixed mirror 5a attached to the projection lens 1, a mirror, a half mirror 6 and a detector 7. This interferometer can monitor the stage position with a resolution of about 0.01 μm. The stage 4 comprises a servomotor 8 and a screw 9 in the X-axis direction.
And a servomotor in the Y-axis direction and a screw (not shown) so as to be movable in the x-Y direction, and a moving means using the servomotor is formed.

10はこの移動手段のための制御系であり、干渉計の位
置計測用のデジタルカウンタや、位置決め目標に対する
偏位距離が第1の許容範囲内となるようにサーボ駆動す
る第1制御手段10a、偏位距離が第2許容範囲内になっ
ているとき、後述するCPU、トリガーユニットを介して
光源からパルス光を射出させる第2制御手段10bを含ん
でいる。
Reference numeral 10 denotes a control system for the moving means, which includes a digital counter for measuring the position of the interferometer, and first control means 10a for performing servo driving so that the deviation distance with respect to the positioning target falls within a first allowable range. When the deviation distance is within the second allowable range, the CPU includes a second control unit 10b that emits pulse light from a light source via a CPU and a trigger unit described later.

12はアライメント系で、レチクル2とウエハ3にあら
かじめ形成されているアライメントマークを検出し、そ
の位置ずれ量を求める系であり、アライメントマーク検
出のための光学系と位置ずれ計算用の電気系などが含ま
れている。11はシステム制御系(CPU)で各種の命令を
各ユニット系に与えてその動作の確認を行う。なお、13
はCPU11及びアライメント系の指令によりエキシマレー
ザ14に発光動作を行わせるトリガーユニットである。
Reference numeral 12 denotes an alignment system which detects an alignment mark formed in advance on the reticle 2 and the wafer 3 and obtains a positional shift amount, such as an optical system for detecting the alignment mark and an electric system for calculating the positional shift. It is included. Reference numeral 11 denotes a system control system (CPU) that gives various instructions to each unit system and checks the operation. Note that 13
Is a trigger unit that causes the excimer laser 14 to emit light in response to commands from the CPU 11 and the alignment system.

本発明では、水銀ランプのような連続発光の光源では
なく、エキシマレーザ等のパルス光源を使用しており、
発光時間が10nsec程度と短いので、極めて高精度に位置
決めされたときだけ、パルス光を出射することが可能で
ある。このパルス光の利点を応用して、パルス光源の発
光のタイミングに工夫をこらすことにより、高精度の位
置決めを実現する方法について第2図を用いて説明す
る。第2図(a)はx軸方向のサーボ状態を表わすグラ
フ、第2図(b)はy軸方向のサーボ状態を表わすグラ
フであり、いずれも第6図(a),(b)と同様のもの
である。第2図(c)は従来法に基づいてサーボ確認を
T0時間で行った後、一定の周波数でパルス光源の発光ト
リガをかけることを表わしたものであり、この間x軸、
y軸ともサーボ範囲S0内でステージが変位しており、解
像力の低下、露光位置ずれが生じている。これに対し、
第2図(d)は本発明によるパルス光源の発光トリガの
タイミングを示す図であり、x軸、y軸とも位置信号が
0のとき(目標位置のとき)のみ発光トリガをかけるも
のであり、解像力の低下や、露光位置ずれは全く生じな
い。
In the present invention, instead of a continuous light source such as a mercury lamp, a pulse light source such as an excimer laser is used,
Since the light emission time is as short as about 10 nsec, it is possible to emit pulse light only when positioning is performed with extremely high accuracy. A method of realizing high-precision positioning by utilizing the advantage of the pulsed light and devising the light emission timing of the pulsed light source will be described with reference to FIG. FIG. 2 (a) is a graph showing the servo state in the x-axis direction, and FIG. 2 (b) is a graph showing the servo state in the y-axis direction, all of which are the same as FIGS. 6 (a) and 6 (b). belongs to. FIG. 2 (c) shows servo confirmation based on the conventional method.
After at T 0 hours, which represents the applying light emission trigger pulse light source at a fixed frequency, during which the x-axis,
Both y-axis and the stage is displaced in the servo range S 0, reduction in resolution, exposure position deviation occurs. In contrast,
FIG. 2 (d) is a diagram showing the timing of the light emission trigger of the pulse light source according to the present invention, in which the light emission trigger is applied only when the position signal is 0 (both at the target position) on both the x and y axes. There is no reduction in resolution and no shift in exposure position.

次に、第3図により本発明における露光制御の流れを
説明する。第3図は、ある1つのチップに対する露光制
御のフローチャートを示している。まず、ステップ100
の露光に先だち、露光量制御、照明状態制御の初期化を
行う。光源がパルス発光型光源の場合、1パルスごとの
光量がばらつくため、特別の露光量制御(必要なパルス
数と、各パルス毎の光量管理等)を行わないと適正露光
量を得ることが難しい。そのための光量制御部の初期化
をここで行う。また、光源がエキシマレーザのように可
干渉性をもつ光を発光する場合、レチクル面上に干渉縞
が発生してしまい、十分な照度一様性が得られない。そ
こで、特別の照明状態制御(オプチカルインテグレータ
に入射するビームの偏向角可変等)を必要とする。その
ための照明状態制御の初期化も合せてステップ100で行
う。
Next, the flow of exposure control in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a flowchart of exposure control for a certain chip. First, step 100
Prior to the exposure, the exposure amount control and the illumination state control are initialized. When the light source is a pulse emission type light source, the amount of light for each pulse varies, so it is difficult to obtain an appropriate amount of exposure unless special exposure amount control (required number of pulses and light amount management for each pulse) is not performed. . Here, initialization of the light amount control unit is performed. Further, when the light source emits light having coherence like an excimer laser, interference fringes are generated on the reticle surface, and sufficient illuminance uniformity cannot be obtained. Therefore, special illumination state control (variable deflection angle of a beam incident on an optical integrator) is required. The initialization of the lighting state control for that purpose is also performed in step 100.

次にステージの位置決めが干渉計の最小分解能でもっ
てx,y両軸とも露光位置に一致しているかをモニターし
(ステップ102)、一致していればステップ104に進み、
一致していなければステップ110に進む。そして、ステ
ップ110では、レーザの繰返し最高周波数をfとして、
Δt=1/f時間だけ待機し、その後(即ち、発振可能状
態となったとき)再度ステップ102に進む。
Next, it is monitored whether or not the position of the stage coincides with the exposure position in both the x and y axes with the minimum resolution of the interferometer (step 102).
If they do not match, the process proceeds to step 110. Then, in step 110, the maximum repetition frequency of the laser is set to f,
It waits for Δt = 1 / f time, and then proceeds to step 102 again (that is, when the oscillation is enabled).

さて、ステップ104では、そのショットで必要とされ
る露光量制御、照明状態制御が適当か否かを確認し、OK
ならステップ106にて発光トリガをかけ、OKでない場合
は前述したステップ110に進む。ステップ108では、第1
図では不図示の光量インテグレータによる積算光量が適
正露光量か否かを判断し、ここで適正露光量が得られて
いればステップ112により、このチップの露光を終了
し、ステージを移動させて次のチップの露光に進む。ま
た、適正露光量に満たない場合は、ステップ110に進
み、Δt時間待機後、ステップ102から前述したと同様
の動作を繰り返す。
Now, in step 104, it is confirmed whether or not the exposure amount control and the illumination state control required for the shot are appropriate.
If so, a light emission trigger is applied in step 106, and if it is not OK, the process proceeds to step 110 described above. In step 108, the first
In the figure, it is determined whether or not the integrated light amount by a light amount integrator (not shown) is a proper exposure amount. If the proper exposure amount is obtained, the exposure of this chip is terminated in step 112, and the stage is moved to the next position. Proceed to exposure of chip. If the exposure amount is less than the proper exposure amount, the process proceeds to step 110, and after waiting for the time Δt, the same operation as described above is repeated from step 102.

以上、第3図によるフローチャートに従えば、露光量
制御、干渉縞低減のための照明状態制御と両立させつ
つ、高精度の位置決めによる露光が可能となる。
As described above, according to the flowchart shown in FIG. 3, it is possible to perform exposure by high-precision positioning while achieving both exposure amount control and illumination state control for reducing interference fringes.

続いて、第4図によってサーボ状態と露光タイミング
についてさらに詳細に説明する。第4図はx軸方向にウ
エハステージをステッピングさせた場合を示しており、
縦軸は干渉計のカウント値(1カウントが0.01μmに対
応)、横軸は時間である。信号Sy,Sxはそれぞれy軸お
よびx軸方向の干渉計のカウント値が±1カウント以内
である期間を示しており、信号Te(Sy,Sxの論理積)は
両軸とも±1カウント以内である期間、即ち、発光トリ
ガ可能期間を示している。
Next, the servo state and the exposure timing will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 shows a case where the wafer stage is stepped in the x-axis direction.
The vertical axis represents the count value of the interferometer (one count corresponds to 0.01 μm), and the horizontal axis represents time. The signals S y and S x indicate the periods in which the count values of the interferometer in the y-axis and x-axis directions are within ± 1 count, respectively, and the signal T e (the logical product of S y and S x ) in both axes A period within ± 1 count, that is, a light emission triggerable period is shown.

この実施例では、サーボ範囲は両軸とも±3カウント
と設定しており、この範囲ではサーボ系はハンチングを
起こしたりせず、ステッピングしたx軸方向も速やかに
±3カウント以内に収束し、安定したサーボが行われ
る。このため、両軸とも±1カウント以内に入ることが
多くなり、即ち、発光可能な期間が長くなって、ほとん
どスループットを落とすことなく、干渉計の最小分解能
に近い精度で目標位置と一致した状態での露光が可能と
なる。
In this embodiment, the servo range is set to ± 3 counts for both axes. In this range, the hunting does not occur in the servo system, and the stepped x-axis direction quickly converges to within ± 3 counts and becomes stable. Servo is performed. For this reason, both axes often fall within ± 1 count, that is, the period during which light can be emitted becomes long, and the position coincides with the target position with an accuracy close to the minimum resolution of the interferometer with almost no decrease in throughput. Exposure is possible.

次に、本実施例におけるサーボと発光トリガの制御を
第5図のブロック図によって説明する。まず、x−y軸
それぞれについて、現時点での干渉計のカウンタ7X,7Y
のカウント値と目標位置のカウンタ50X,50Yの各カウン
ト値が比較器(減算)51X,51Yで比較され、現在値と目
標値との差がそれぞれの軸のステージサーボ系53X,53Y
に偏差信号として送られる。このステージサーボ系53X,
53Yには、設定部55X,55Yからサーボ追込み範囲(±3カ
ウント)が設定されており、前記比較器51X,51Yからの
値とこの設定値から、最適駆動信号がステージサーボ系
53X,53Yから出力される。この駆動信号はDAC 57X,57Yで
デジタル−アナログ変換され、サーボアンプ59X,59Yで
増幅されて、サーボモータ8X,8Yに伝達され、サーボモ
ータ8X,8Yのそれぞれを制御する。また、このサーボモ
ータ8X,8Yにはタコゼネレータ(TG)61X,61Yが直結され
ており、モータ8X,8Yの回転数から得られる速度信号を
ステージサーボ系53X,53Yに送って、サーボモータの動
作を制御している。
Next, control of the servo and the light emission trigger in this embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. First, the counters 7X and 7Y of the interferometer at the current
And the count values of the target position counters 50X, 50Y are compared by comparators (subtraction) 51X, 51Y, and the difference between the current value and the target value is determined by the stage servo system 53X, 53Y of each axis.
As a deviation signal. This stage servo system 53X,
The servo drive range (± 3 counts) is set in 53Y from the setting units 55X and 55Y. Based on the values from the comparators 51X and 51Y and the set values, the optimum drive signal is determined by the stage servo system.
Output from 53X and 53Y. This drive signal is digital-to-analog converted by the DACs 57X and 57Y, amplified by the servo amplifiers 59X and 59Y, transmitted to the servo motors 8X and 8Y, and controls each of the servo motors 8X and 8Y. Tach generators (TG) 61X, 61Y are directly connected to the servo motors 8X, 8Y, and the speed signals obtained from the rotation speeds of the motors 8X, 8Y are sent to the stage servo systems 53X, 53Y to operate the servo motors. Is controlling.

一方、前述した比較器51X,51Yからの偏差信号は、そ
れぞれトリガ範囲設定値(±1カウント)を設定する設
定部63からの情報が入力されているX−Y軸それぞれの
AND回路64X,64Yにも送られ、ここでX軸,Y軸のそれぞれ
のトリガ可能範囲を検出する。ここからの信号はさら
に、もう1つのAND回路66に伝達される。即ち、このAND
回路66の出力信号が、第4図中のTe(SyとSxの論理積)
であり、Teが「H」のとき、発光トリガをかけるように
すれば、現在値と目標値の差がX−Y両軸とも±1カウ
ント(干渉計最小分解能)以内となっているときにパル
ス光が射出されることになり、非常に高精度に位置決め
された状態での露光が達成される。この信号Teの状態
は、第3図中のステップ102で判断される。
On the other hand, the above-mentioned deviation signals from the comparators 51X and 51Y correspond to the respective X-Y axes to which the information from the setting unit 63 for setting the trigger range setting value (± 1 count) is input.
The signals are also sent to AND circuits 64X and 64Y, where the triggerable ranges of the X axis and the Y axis are detected. The signal from here is further transmitted to another AND circuit 66. That is, this AND
The output signal of the circuit 66 is Te (logical product of Sy and Sx ) in FIG.
When the light emission trigger is applied when Te is “H”, when the difference between the current value and the target value is within ± 1 count (the minimum resolution of the interferometer) for both X and Y axes, Pulsed light is emitted, and exposure in a state where positioning is performed with very high accuracy is achieved. The state of this signal Te is determined in step 102 in FIG.

なお、以上の説明では、ステージx,y両軸干渉計の値
が最小分解能でもって目標値と一致した時、エキシマレ
ーザの発光トリガをかける場合について述べたが、この
外にも例えばアライメント系のアライメント合致信号に
同期してトリガをかけるようにすることもできる。
In the above description, the case where the excimer laser emission trigger is activated when the value of the stage x, y biaxial interferometer matches the target value with the minimum resolution has been described. A trigger can be activated in synchronization with the alignment match signal.

また、上記の説明では主にステージを移動させる場合
について述べたが、第1図において、レチクル2のステ
ージ(不図示)の位置を干渉計16でモニターし、ウエハ
3とレチクル2のファインアライメント時にレチクル2
を微動させる方式の装置においても、本発明は同様に適
用できる。その場合、ウエハおよびレチクルを保持する
2つのステージのサーボはそれぞれ目標値に対して行
い、トリガ可能範囲は2つのステージの現在値の差に対
して設定しても良いし、制御全体を2つのステージの位
置信号の差を取って行うようにしてもよい。
In the above description, the case where the stage is moved is mainly described. In FIG. 1, the position of the stage (not shown) of the reticle 2 is monitored by the interferometer 16 and the position of the reticle 2 is finely aligned. Reticle 2
The present invention can be similarly applied to an apparatus of the type that finely moves the. In this case, the servos of the two stages for holding the wafer and the reticle are respectively performed for the target values, the triggerable range may be set for the difference between the current values of the two stages, or the entire control may be performed for two stages. The difference may be obtained by taking the difference between the stage position signals.

さらに、実施例ではエキシマレーザを光源とする投影
縮小露光装置について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、露光対象と光束を所定の関係に位
置決めして、複数のパルス光を照射する装置であれば同
様に適用できるものである。即ち、プラズマX線源のよ
うなパルス性の軟X線を用いたX線露光装置にも同様に
実施できるとともに、フォトレジストを感光させて回路
を形成するような場合に限らず、レーザ光を用いて、切
断や穴開け等精密加工を行う装置や、さらには半導体の
レーザアニーリングを行う装置等においても適用するこ
とができる。
Further, in the embodiment, the projection reduction exposure apparatus using an excimer laser as a light source has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of pulsed lights are positioned by positioning an exposure target and a light beam in a predetermined relationship. The same can be applied to any irradiation device. That is, the present invention can be similarly applied to an X-ray exposure apparatus using pulsed soft X-rays such as a plasma X-ray source, and is not limited to the case where a circuit is formed by exposing a photoresist to light. The present invention can also be applied to an apparatus for performing precision processing such as cutting and drilling, and an apparatus for performing laser annealing of a semiconductor.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、サーボ追込みが速やか
に行われる範囲をサーボ範囲として設定して、安定した
サーボを行いながら、X−Y軸ともサーボ範囲よりさら
に狭い許容範囲に入ったとき(位置検出手段の最小分解
能で目標値を一致したとき)発光トリガをかけるように
しているので、極めて高精度に位置決めされた状態で露
光を行うことができる。このため、露光対象を保持する
ステージの微妙な揺れによる解像力の低下を実質的に完
全に防ぐことができるとともに、配列精度や重ね合わせ
精度の向上を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the range in which the servo tracking is performed quickly is set as the servo range, and the XY axes are allowed to be narrower than the servo range while performing stable servo. Since the light emission trigger is applied when entering (when the target value coincides with the minimum resolution of the position detecting means), exposure can be performed in a state where positioning is performed with extremely high precision. For this reason, it is possible to substantially completely prevent the resolution from deteriorating due to subtle shaking of the stage that holds the exposure target, and to improve the alignment accuracy and the overlay accuracy.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例にかかる露光装置全体の構成
図、第2図は従来および本発明の露光方法の説明図、第
3図は本発明による1チップの露光方法を示すフローチ
ャート、第4図は本発明におけるサーボ状態の説明図、
第5図は本発明におけるサーボおよび発光トリガの制御
を説明するブロック図、第6図は従来の露光方式の説明
図ある。 [主要部分の符号の説明] 1……投影レンズ 2……レチクル 3……ウエハ 4……X−Yステージ 10……移動手段制御系 11……システム制御系 12……アライメント系 13……エキシマレーザトリガーユニット 14……エキシマレーザ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of an exposure method according to the prior art and the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing an exposure method, FIG. 4 is an explanatory diagram of a servo state in the present invention,
FIG. 5 is a block diagram illustrating control of a servo and a light emission trigger according to the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional exposure method. [Explanation of Signs of Main Parts] 1 Projection lens 2 Reticle 3 Wafer 4 XY stage 10 Moving control system 11 System control system 12 Alignment system 13 Excimer Laser trigger unit 14 ... Excimer laser

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】露光対象物をパルス光源からのパルス性の
露光ビームで露光するための露光手段と、前記露光対象
物と前記露光ビームとを相対的に移動させる移動手段
と、 前記露光対象物と前記露光ビームとの相対的な位置関係
を検出する干渉計と、 前記露光対象物と前記露光ビームとの相対的な目標位置
に対して位置決め用の第1許容範囲を設定し、前記干渉
計からの位置情報が前記位置決め用の第1許容範囲とな
るように、前記干渉計からの位置情報を用いて前記移動
手段をサーボ制御する第1制御手段と、 前記目標位置に対して前記位置決め用の第1許容範囲よ
りも狭い露光用の第2の許容範囲を設定し、前記干渉計
からの位置情報が前記第2の許容範囲となっているとき
に露光が行なわれるように前記露光手段を制御する第2
の制御手段と、 を備えたことを特徴とする露光装置。
An exposing means for exposing an object to be exposed with a pulsed exposure beam from a pulse light source; a moving means for relatively moving the object to be exposed and the exposure beam; An interferometer for detecting a relative positional relationship between the exposure beam and the exposure beam; and setting a first allowable range for positioning with respect to a relative target position between the exposure object and the exposure beam; First control means for servo-controlling the moving means using the position information from the interferometer so that the position information from the first position becomes the first allowable range for the positioning; A second allowable range for exposure smaller than the first allowable range is set, and the exposing unit is configured to perform exposure when the position information from the interferometer is within the second allowable range. Second to control
An exposure apparatus, comprising: control means;
【請求項2】パルス光源からのパルス光でマスクを照明
し、該マスクに形成されたパターンの像を露光対象物に
投影露光するための露光手段と、 前記マスクの位置を検出するための第1干渉計と前記露
光対象物の位置を検出するための第2干渉計とを用いて
前記マスクと前記露光対象物との相対的な位置関係を検
出する位置検出手段と、 前記マスクと前記露光対象物とを相対的に移動する移動
手段と、 前記マスクと前記露光対象物との相対的な目標位置に対
して位置決めのための第1の許容範囲を設定し、前記マ
スクと前記露光対象物との相対的な位置関係が前記第1
の許容範囲内となるように、前記位置検出手段の出力に
基づいて前記移動手段をサーボ制御する第1制御手段
と、 前記目標位置に対して前記位置決めのための前記第1の
許容範囲よりも狭い露光のための第2の許容範囲を設定
し、前記マスクと前記露光対象物との相対的な位置関係
が前記第2の許容範囲内になっているときに前記露光が
行われるよう前記露光手段を制御する第2の制御手段
と、 を備えたことを特徴とする露光装置。
2. An exposure means for illuminating a mask with pulsed light from a pulsed light source and projecting and exposing an image of a pattern formed on the mask to an object to be exposed, and an exposure means for detecting a position of the mask. Position detecting means for detecting a relative positional relationship between the mask and the exposure object using one interferometer and a second interferometer for detecting the position of the exposure object; Moving means for relatively moving the object; setting a first allowable range for positioning with respect to a relative target position between the mask and the exposure object; Relative to the first
A first control unit that servo-controls the moving unit based on an output of the position detection unit so as to be within an allowable range of: A second allowable range for a narrow exposure is set, and the exposure is performed such that the exposure is performed when the relative positional relationship between the mask and the object to be exposed is within the second allowable range. An exposure apparatus, comprising: second control means for controlling the means.
【請求項3】マスクと露光対象物とを相対的に移動する
移動手段を使って前記マスクと前記露光対象物とを位置
決めし、パルス光源からのパルス光で前記マスクを照明
し、前記マスクに形成されたパターンの像を露光対象物
の投影露光する露光方法において、 前記マスクと前記露光対象物との相対的な目標位置に対
して前記マスクと前記露光対象物との位置決め用の第1
の許容範囲を設定し; 前記マスクと前記露光対象物との相対的な位置関係を干
渉計を用いて検出し; 前記マスクと前記露光対象物との相対的な位置関係が前
記第1の許容範囲内となるように、前記干渉計の出力を
用いて前記移動手段をサーボ制御し; 前記目標位置に対して前記位置決め用の第1の許容範囲
よりも狭い露光用の第2の許容範囲を設定し、 前記マスクと前記露光対象物との相対的な位置関係が前
記第2の許容範囲内にあるときに前記パルス光源からパ
ルス光を出射することを特徴とする露光方法。
3. The mask and the object to be exposed are positioned using moving means for relatively moving the mask and the object to be exposed, and the mask is illuminated with pulsed light from a pulse light source. An exposure method for projecting and exposing an image of a formed pattern on an object to be exposed, wherein a first position for positioning the mask and the object to be exposed with respect to a relative target position between the mask and the object to be exposed is provided.
A relative positional relationship between the mask and the exposure target is detected using an interferometer; and a relative positional relationship between the mask and the exposure target is determined as the first tolerance. Servo controlling the moving means using the output of the interferometer so as to be within the range; and setting a second allowable range for exposure smaller than the first allowable range for positioning with respect to the target position. An exposure method, wherein a pulse light is emitted from the pulse light source when a relative positional relationship between the mask and the exposure object is within the second allowable range.
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