JP3077176B2 - Exposure method, apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure method, apparatus, and device manufacturing method

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JP3077176B2
JP3077176B2 JP21154890A JP21154890A JP3077176B2 JP 3077176 B2 JP3077176 B2 JP 3077176B2 JP 21154890 A JP21154890 A JP 21154890A JP 21154890 A JP21154890 A JP 21154890A JP 3077176 B2 JP3077176 B2 JP 3077176B2
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株式会社ニコン
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体素子や液晶表示素子製造用の露光方法、及び露光装置に関するものであり、特にマスクパターンを基板(半導体ウエハ・ガラス基板等)に露光する時の、マスクパターンと基板上に形成されたウエハパターンと高精度に重ね合わせるためのアライメント系の改良に関するものである。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an exposure method for semiconductor elements and liquid crystal display device manufacturing, and relates the exposure apparatus, in particular a mask pattern substrate (semiconductor wafer, glass substrate, etc. at the time of exposure to), to an improved alignment system for superimposing a wafer pattern formed on the mask pattern and the substrate and precision.

[従来の技術] 従来より露光装置においては、十数種類のマスクまたはレチクルのパターンをウエハ上に順次重ね合せて露光していく際、レチクルパターンの投影像とウエハ上に既に形成されている回路パターン(以下、ショット領域と呼ぶ)との重ね合せ(アライメント)精度の向上が極めて重要な問題であったが、この重ね露光の方法には、大きく分けて2つの方法がある。 In [Prior Art] Conventionally exposure apparatus, ten when several kinds of mask or pattern of the reticle will be exposed together sequentially overlaid on the wafer, circuits are already formed in the projected image and the wafer of the reticle pattern pattern (hereinafter, referred to as a shot area) but improving the overlay (alignment) accuracy between was a very important problem, the method of the superposed exposure, there are two main ways.

その第1はダイバイダイ(D/D)又はサイト・バイ・ The first is die-by-die (D / D) or site-by-
サイト(S/S)方式と呼ばれる方法であり、ショット領域に付随して形成されたアライメントマークを使い各ショット領域毎にアライメントしながら重ね合せ露光を行なうものである。 A method called site (S / S) method, and performs the combined exposure overlapped with the alignment in each shot each region using the alignment mark formed in association with the shot area.

第2はグローバルアライメント方式と呼ばれる方法であり、ウエハ内全ショットを1つのブロックと考え、数ショットのアライメントマークを検出して精密にウエハの位置合せを行い、しかる後ウエハ内のショット領域の配列座標に従って一義的にステージを移動し、このX,Y The second is a method called global alignment method, consider the total shot wafer and one block performs precisely positioning of the wafer by detecting an alignment mark of a few shots, the sequence of the shot areas in thereafter the wafer uniquely moving the stage in accordance with the coordinates, the X, Y
方向の移動はステージのレーザ干渉計で制御しながら重ね合せ露光を行なう方法である。 Movement direction is a method of performing combined exposure superimposed while controlling a laser interferometer of the stage.

現在、露光装置のアライメント方式は、例えば特開昭 Currently, alignment method of the exposure apparatus, for example, JP
61−44429号又は特開昭62−84516号公報に開示されているように、拡張されたウエハ・グローバル・アライメント(以下、エンハンスメント・グローバル・アライメント:EGAと呼ぶ)が主流となっている。 As disclosed in 61-44429) or (JP 62-84516, JP-enhanced wafer global alignment (hereinafter, an enhancement global alignment: EGA hereinafter) has become the mainstream.

EGA方式とは、1枚のウエハを露光するのに、まず始めにウエハ上の複数のショット領域に付随したアライメントマークの位置を計測(サンプル・アライメント)した後、ウエハ中心位置のオフセット(X,Y方向)、ウエハの伸縮度(X,Y方向)、ウエハの残存回転量、及びウエハステージの直交度(或いはショット領域の配列の直交度)の計6つのパラメータを、マークの設計位置とマークの計測位置との差に基づいて統計的な手法で決定するものである。 The EGA system, for exposing a single wafer, after the First to the position of the alignment marks associated with the plurality of shot areas on the wafer was measured (sample alignment) wafer center position of the offset (X, Y-direction), stretching of the wafer (X, Y directions), the remaining amount of rotation of the wafer, and a total of six parameters of orthogonality (or orthogonality of the array of shot areas) of the wafer stage, mark and the design position of the mark based on the difference between the measured position of those determined in statistical method. そして、決定されたパラメータの値に基づいて、重ね合わせ露光すべきショット領域の位置を設計位置から補正して順次ウエハステージをステッピングさせていく方式である。 Then, based on the determined value of the parameter is gradually by stepping the position correction to sequentially wafer stage from the design position of the shot area to be overlay exposure method.

このEGA方式の利点は、ウエハ露光に先立ってウエハ上全ショット数と比べてわずかな数(3〜16個程度)のマークの位置を計測した後は、もはやマークの検出及び位置計測を必要としないため、スループットの向上が望めること、及び十分な数のマークをサンプル・アライメントすると、個々のマーク検出誤差が統計的な演算のもとで平均化されることになり、1ショット毎のアライメントすなわちダイ・バイ・ダイ方式によるアライメントと同等、若しくはそれ以上のアライメント精度が、ウエハ全面の全てのショット領域に対して望めることである。 The advantage of this EGA method, after prior to wafer exposure as compared to the total number of shots on the wafer by measuring the position of the mark of a small number (about 3-16 pieces), and no longer requires the detection and position measurement of the mark because it does not, the improvement in throughput can be expected, and when the sample alignment a sufficient number of marks will be individual mark detection errors are averaged under the statistical calculation, alignment of each shot i.e. equivalent to alignment by the die-by-die method, or more alignment accuracy is that the views for all the shot areas of the wafer the entire surface.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このEGA方式は重ね合せ露光を行なう前にいくつかのショット座標を求めて、ウエハ上のショット領域の配列マップ(座標値)を決めている。 [Problems to be Solved] However, the EGA method is seeking several shots coordinates before performing the overlay exposure is decided sequence map of the shot areas on the wafer (coordinate value). このため、重ね合せ露光中に例えばウエハやウエハホルダーが露光光の熱エネルギーによって伸びると、ショット間隔が変化して露光ショット位置がずれるため、EGAによって求めた配列マップに従ってステージを移動しても、レチクルパターンの投影像とショット領域とが正確に重ならないという問題があった。 Therefore, when for example a wafer or wafer holder during overlay exposure is extended by thermal energy of the exposure light, since the exposure shot position shifts shot interval is changed, even when moving the stage in accordance with the arrangement map as determined by EGA, a projection image and a shot area of ​​the reticle pattern is a problem that does not overlap exactly.

本発明は、この様な従来の問題点に鑑みてなされたものであり、露光中にウエハやウエハホルダーが伸びても、アライメント誤差をほぼ零として高精度な重ね合せ露光を可能とする事を目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, even elongation wafer and wafer holder during exposure, that allows for accurate superposition exposure alignment error as a substantially zero for the purpose.

[課題を解決するための手段] 本発明は、マスクのパターンの像を投影して基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に、基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて、マスクのパターンと基板との位置関係を調整するようにした。 [Means for Solving the Problems] The present invention, while projecting the image of the pattern of the mask is exposed to the substrate in step-and-repeat system, based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate Te, and to adjust the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask.

また本発明は、マスクのパターンの像を投影して基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる基板の変形に応じて、マスクのパターンと基板との位置関係を調整するようにした。 The present invention, according to the deformation of the substrate caused during by projecting the image of the pattern of the mask is exposed to the substrate in step-and-repeat system, to adjust the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask It was.

また本発明は、マスクのパターンの像を投影して基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる基板の変形に応じて、基板上に投影されるマスクのパターンの投影像の投影倍率(投影像の大きさ)を調整するようにした。 The present invention, according to the deformation of the substrate caused during by projecting the image of the pattern of the mask is exposed to the substrate in step-and-repeat method, the projection image of the pattern of the mask to be projected onto the substrate and to adjust the projection magnification (the size of the projected image).

また本発明は、マスクのパターンの像を投影して基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる基板の変形に応じて、基板上に投影されるマスクのパターンの投影像の歪みを調整するようにした。 The present invention, according to the deformation of the substrate caused during by projecting the image of the pattern of the mask is exposed to the substrate in step-and-repeat method, the projection image of the pattern of the mask to be projected onto the substrate It was to adjust the distortion.

[作用] 本発明においては、基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて、マスクと基板との位置関係を調整するようにしているので、露光中に基板やよの保持部材が伸びた場合でも、高度な重ね合せ精度を得ることができる。 [Operation] In the present invention, based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate, since so as to adjust the positional relationship between the mask and the substrate holding member of the substrate Yayo is extended during exposure even if it is possible to obtain a high degree of registration accuracy.

また本発明においては、基板の露光中に生じた基板の変形を考慮して、その基板の露光中におけるマスクと基板との位置関係を調整するようにしているので、高度な重ね合せ精度で露光を行うことができる。 In the present invention, in consideration of the deformation of the substrate caused during exposure of the substrate, so that so as to adjust the positional relationship between the mask and the substrate during exposure of the substrate, exposed with high registration accuracy It can be performed.

また本発明においては、基板の露光中に生じた基板の変形を考慮して、その基板の露光中におけるマスクのパターンの投影像の倍率を調整するようにしているので、 In the present invention, in consideration of the deformation of the substrate caused during exposure of the substrate, since to adjust the magnification of the projected image of the pattern of the mask during the exposure of the substrate,
高度な重ね合せ精度で露光を行うことができる。 It can be exposed at high registration accuracy.

また本発明においては、基板の露光中に生じた基板の変形を考慮して、その基板の露光中におけるマスクのパターンの投影像の歪みを調整するようにしているので、 In the present invention also in consideration of the deformation of the substrate caused during exposure of the substrate, so that so as to adjust the distortion of the projected image of the pattern of the mask during the exposure of the substrate,
高度な重ね合せ精度で露光を行うことができる。 It can be exposed at high registration accuracy.

[実施例] 第1図は本発明の実施例による露光装置の概略的な構成を示す図である。 [Example] FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

第1図において、超高圧水銀灯、エキシマレーザ装置等の照明光源1は、g線、i線或いはKrFエキシマレーザ光等のレジスト層を感光させる波長域の露光用照明光 In Figure 1, an ultra-high pressure mercury lamp, the illumination light source 1 such as an excimer laser device, g-line, i-line or exposure illumination light in a wavelength range for sensitizing the resist layer, such as a KrF excimer laser beam
ILを発生し、照明光ILは不図示のオプチカルインテグレータ(フライアイレンズ)や可変ブラインド2a等を含む照明光学系2に入射する。 Generates IL, illumination light IL is incident on the illumination optical system 2 including a not shown optical integrator (fly's eye lens) or variable blind 2a and the like. 尚、可変ブラインド2aの面はレチクルRと結像関係にあるので、可変ブラインド2aを構成する可動ブレードを開閉させて開口位置、形状を変えることにより、レチクルRの観測、視野(露光時は照明視野)を任意に選択することができる。 Since the surface of the variable blind 2a is in the reticle R and imaging relationship, by opening and closing the movable blade open position constituting a variable blind 2a, by changing the shape, the observation of the reticle R, the field of view (at the time of exposure illumination field of view) can be arbitrarily selected. 照明光学系2 The illumination optical system 2
により照明光束の一様化、スペックルの低減化等が行なわれた照明光ILは、ミラー3、メインコンデンサーレンズ4を介してミラー5に至り、ここでほぼ垂直に下方に反射され、レチクルRを均一な照度で照明する。 Uniforming illumination light beam, illuminating light IL reduction or the like of the speckle has been performed, the mirror 3 reaches the mirror 5 via the main condenser lens 4, where it is reflected downward substantially vertically, the reticle R the illuminated with uniform illuminance. レチクルRはレチクルステージRS上に載置され、パターン領域 The reticle R is placed on a reticle stage RS, pattern area
PAの中心点が光軸AXと一致するように位置決めが行われている。 Positioning is performed so that the center point of the PA is matched with the optical axis AX. 尚、レチクルRの初期設定は、レチクル周辺に設けられたアライメントマークを光電検出するレチクルアライメント系(不図示)からのマーク検出信号に基づいて、レチクルステージRSを微動することににより行われる。 The initial setting of the reticle R, based on a mark detection signal from the reticle alignment system (not shown) for detecting photoelectrically alignment marks provided around the reticle is performed by to fine moving the reticle stage RS. ここで、ミラー3は露光波長域の照明光ILに対して90%以上の反射率を有するものである。 Here, the mirror 3 is one having a reflectance of 90% or more with respect to illumination light IL of the exposure wavelength region. 本実施例では、照明光ILの照射によりウエハWから発生する反射光が上記ミラー3を介してPINフォトダイオード等の光検出器(反射量モニタ)10に入射するように構成されている。 In this embodiment, the reflected light generated from the wafer W is configured to be incident on the photodetector (reflection amount monitor) 10, such as a PIN photodiode via the mirror 3 by the irradiation of illumination light IL. 反射量モニタ10は反射光を光電検出して光情報(強度値)RSを主制御系20に出力し、この情報RSは主制御系においてEGAデータを補正するための基礎データとなる(詳細後述)。 Reflection amount monitor 10 is photoelectrically detected reflected light and outputs the light information (intensity value) RS to the main control system 20, the information RS is the basic data for correcting the EGA data in the main control system (described in detail later ).

さて、パターン領域PAを通過した照明光ILは、両側テレセントリックな投影レンズPLに入射し、投影レンズPL Now, the illumination light IL passing through the pattern area PA is incident on both sides telecentric projection lens PL, the projection lens PL
はレチクルRの回路パターンの投影像を表面にレジスト層が形成されたウエハW上の1つのショット領域に重ね合わせて投影(結像)する。 Is projected superimposed on one shot area on the wafer W on which the resist layer a projected image of the circuit pattern of the reticle R on the surface of which is formed (imaging). ウエハWにはショット領域と一定の位置関係で近傍の位置にアライメントマーク(回折格子マーク)WMx,WMy(WMyのみ図示)が形成される。 The wafer W shot area an alignment mark at a position near a constant positional relationship (diffraction grating mark) WMx, WMy (WMy only shown) is formed. 投影レンズPLは照明光ILの波長に関して良好に色収差補正され、その波長のもとでレチクルRとウエハWとは互いに共役になるように配置される。 Projection lens PL is satisfactorily chromatic aberration correction with respect to the wavelength of the illumination light IL, the reticle R and the wafer W under the wavelengths are arranged to be conjugate with each other. また実施例において照明光ILはケーラー照明であり、投影レンズPLの瞳 The illumination light IL in the examples are Kohler illumination, the pupil of the projection lens PL
Ep内の中心に光源像として結像される。 It is imaged as a light source image in the center of the Ep. ウエハWはウエハホルダ7に真空吸着され、このホルダ7を介して駆動モータ9によりステップ・アンド・リピート方式で2次元移動するウエハステージWSに載置されている。 The wafer W is vacuum-adsorbed to the wafer holder 7, are placed on the wafer stage WS to move two-dimensionally in a step-and-repeat method by a driving motor 9 through the holder 7. ウエハステージWSは、ウエハW上の一つのショット領域に対するレチクルRの転写露光が終了すると、次のショット位置までステッピングされる。 Wafer stage WS, the transfer exposure of the reticle R relative to one shot area on the wafer W is completed, is stepped to a next shot position. ウエハステージWSの2次元的な位置は光波干渉測長器(レーザ干渉計)8によって、例えば0.01μm程度の分解能で常時検出される。 Two-dimensional position of the wafer stage WS by optical interference measurement device (laser interferometer) 8, is constantly detected, for example, 0.01μm about resolution. また、ウエハステージWS上には照射量モニタ(例えば投影レンズPLのイメージフィールド、もしくはレチクルパターンの投影領域とほぼ同じ面積の受光面を備えた光電検出器)6も設けられており、照射量に関する情報LSも主制御系20に送られ、EGAデータの補正のための基礎データとなっている。 Further, on the wafer stage WS is provided also irradiation monitor (e.g. image field of the projection lens PL or photoelectric detector comprising a substantially light-receiving surface of the same area as the projected area of ​​the reticle pattern) 6, it relates the amount of radiation information LS also sent to the main control system 20, is the basis data for the correction of the EGA data.

第2図は、ウエハW上のショット領域SAとウエハマークWMx,WMyとの配置を示す平面図であり、各ショット領域SAはX方向、Y方向に伸びた細い帯状のスクライブ領域CLによって区画されている。 Figure 2 is shot on the wafer W area SA and the wafer mark WMx, a plan view showing the arrangement of the WMy, each shot area SA is defined by the X direction, a narrow extending in the Y-axis strip of the scribe region CL ing. また、各ショット領域SA Furthermore, each shot area SA
は露光装置においてレチクルRの回路パターン領域が1 The circuit pattern area of ​​the reticle R in the exposure apparatus 1
回で投影露光される大きさに対応している。 It corresponds to the magnitude that is projected exposure at times.

以下に本実施例の露光装置におけるアライメント系の構成について述べる。 Described configuration of the alignment system in the exposure apparatus of this example are shown below. 本露光装置は、第1図に示すとおりEGA計測に用いられるスルーザレンズ(Through The L This exposure apparatus, through-the-lens used in the EGA measurement as shown in Figure 1 (Through The L
ense;TTL)方式のアライメント系(11〜18)を備えている。 ense; TTL) comprises scheme alignment system (11-18). 本実施例では、マスクやレチクルに設けられた位置合せ用のマークは検出せず、専らウエハ上のショット領域に付随したマークのみを投影レンズを介して直接観察又は検出するものである。 In this embodiment, without detecting the mark for alignment provided on the mask or reticle, it is to observe or detect directly only via the projection lens mark associated exclusively to the shot area on the wafer.

また、本アライメント系では以下のようなマーク検出方式が用いられている。 Further, in the present alignment system is used the mark detection method as described below. すなわち、ウエハ上に形成された一次元の回折格子マークに対して2方向からコヒーレントな平行ビームを照射し回折格子マーク上に1次元の干渉縞を作り、この干渉縞の照射によって回折格子マークから発生する回折光(干渉光)の強度を光電検出するものである。 That is, by irradiating a coherent collimated beam from two directions with respect to the diffraction grating mark of one-dimensional formed on a wafer make one-dimensional interference fringes on the diffraction grating mark, from the diffraction grating mark by the irradiation of the interference fringes the intensity of the generated diffracted light (interference light) is used to detect photoelectrically. 本実施例では、特に2方向からの平行ビームに一定の周波数差を与えるヘテロダイン法を採用するものとし、ウエハ上の回折格子マークからの干渉光をビート周波数で強度変調させて検出した光電信号(光ビート信号)と、2本の送光ビームから別途作成された参照用干渉光の光ビート信号との位相差(±180゜以内)を求めることで、格子ピッチPの±P/4以内の位置ずれを検出する。 In this embodiment, particularly it should be adopted heterodyne method to give a constant frequency difference into a parallel beam from the two directions, photoelectric signal interference light from the diffraction grating mark on the wafer and detected intensity was modulated at the beat frequency ( the optical beat signal), by obtaining the phase difference between the optical beat signal of two reference interference light separately created from the light-sending beam (within ± 180 °), the grating pitch P ± P / 4 within the to detect the position shift.

このような方式のアライメント系(以下、Laser Inte Such method of alignment system (hereinafter, Laser Inte
rferometric Alignment:LIA系と呼ぶ)は、極めて高分解能なマーク位置検出が可能であるが、予め2本の平行ビームによって作られる干渉縞に対して±P/4以内に回折格子マークを位置決めしておく必要がある。 rferometric Alignment: LIA system hereinafter) is susceptible to extremely high resolution mark position detection and positioning a diffraction grating mark within ± P / 4 relative to the interference fringes produced by advance two parallel beams there is a need to place.

このため本実施例では、投影レンズPLと別設され、専らウエハW上のアライメントマークのみを検出するオフ・アクシス方式のウエハ・アライメント系21が設けられている。 Thus in this embodiment, the projection lens is PL and separately provided, is exclusively a wafer alignment system 21 of the off-axis type for detecting only the alignment mark on the wafer W is provided. ウエハ・アライメント系21はウエハWのグローバル・アライメントを行うものである。 Wafer alignment system 21 is intended to perform a global alignment of the wafer W. 例えばレジスト層に対して極めて感度が低く、マーク検出に必要な波長域に対してブロードなスペクトル分布がある、もしくは複数の峻鋭なスペクトルがある照明光をウエハW上のアライメントマークに照射し、指標板の指標マーク(不図示)と共に指標板に再結像されるアライメントマークの像を撮像素子(ITV,CCDカメラ等)の受光面上に結像させることにより、指標マークに対するアライメントマークのずれ量を求めるものである。 For example an extremely low sensitivity with respect to the resist layer is irradiated has a broad spectral distribution for the wavelength range necessary for the mark detection, or a plurality of Shun illumination light has sharp Do spectrum alignment mark on the wafer W, index mark (not shown) reimaged by the alignment mark imaging device an image of the index plate with (ITV, CCD camera or the like) of the index plate by imaged on the light-receiving surface of the deviation of the alignment mark with respect to the index mark it is intended to determine the amount.

さて、LIA系の構成等については、例えば特開昭61−2 Now, for the LIA system configuration and the like of, for example, JP-61-2
15905号公報や特開昭62−56818号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する。 It is disclosed in 15905 and JP 62-56818 and JP here briefly described. 尚、実際にはショット領域に付随したウエハマークWMx,WMyの各々に対応して2組のLIA系が設けられているが、ここではY方向のマーク位置を検出するLIA系についてのみ説明する。 Actually, the wafer mark WMx was attached to the shot area, but the two sets of LIA system corresponding to each of WMy are provided, will be described here only the LIA system for detecting a mark position in the Y direction. X方向のマーク位置を検出するもう1組のLIA系についてはミラーM 2に対応するミラーM 2 ′のみ図示しておく。 For another set of LIA system for detecting a mark position in the X direction previously shown only the mirror M 2 'corresponding to the mirror M 2. レーザ光源1(例えば波長633nmのHe−Neレーザ)から発振された直線偏光のレーザビームLBは、2組の音響光学変調器(以下、AOMと呼ぶが、光導波路でも良い)や半面ビームスプリッター等を含む2光束周波数シフター12に入射する。 The laser beam LB of linearly polarized light oscillated from the laser light source 1 (e.g. with a wavelength of 633 nm the He-Ne laser), two pairs of acousto-optic modulators (hereinafter, although referred to as AOM, or optical waveguides) and half beam splitter, etc. entering the two-beam frequency shifter 12 including. 2組のAOMは、それぞれ周波数f 1 ,f 2 (f 2 =f 1 Two sets of AOM, respectively frequencies f 1, f 2 (f 2 = f 1
−Δf)の高周波信号SF 1 ,SF 2でドライブされ、その周波数f 1 ,f 2で決る回折角だけ偏向された1次光をビームL Is driven by a high-frequency signal SF 1, SF 2 of -.DELTA.f), its frequency f 1, the beam primary beam deflected by the diffraction angle determined by the f 2 L
B 1 ,LB 2として出力する。 Output as B 1, LB 2. さらに、LIA系の瞳面もしくはその近傍に配置され、接合面の半分に全反射ミラーが蒸着された半面ビームスプリッターにおいて、ビームLB 1 , Further, disposed in the pupil plane or in the vicinity of the LIA system, the half beam splitter total reflection mirror is deposited on half of the joint surface, the beam LB 1,
LB 2は所定量だけ間隔をあけて互いにほぼ平行となるように合成される。 LB 2 is synthesized so as to be substantially parallel to each other spaced by a predetermined amount. これによって2本のビームLB 1 ,LB 2の主光線は互いに平行になると共に、LIA系の光軸を挟んで対称的に位置するようになる。 This together with the chief ray of the beam LB 1, LB 2 two parallel to each other, will be positioned symmetrically across the optical axis of the LIA system.

2光束周波数シフター12から主光線を平行にして射出した周波数差Δfの2本のビームLB 1 (周波数f 1 )とLB 2 Two beams frequency shifter 12 from the two frequency difference Δf emitted in the parallel chief rays beam LB 1 (frequency f 1) and LB 2
(同f 2 )とは、ビームスプリッターBSにより途中で一部が参照信号作成部の光電検出器14の方へ分岐される。 The (same f 2), a portion in the middle by a beam splitter BS is branched toward the photoelectric detector 14 of the reference signal generator. ビームスプリッターBSで反射される2本のビームLB 1 ,LB 2 Two beams LB reflected by the beam splitter BS 1, LB 2
は、不図示のレンズ系(逆フーリエ変換レンズを介して、装置上で固定されている参照用回折格子13に異なる2方向から平行光束となって所定の交差角θで入射し結像(交差)する。光電検出器14は2分割受光素子を有し、例えば参照用回折格子13を通過したビームLB 1の0 Via a not shown lens system (inverse Fourier transform lens, it becomes parallel light beams from two different directions to the reference grating 13 which is fixed on the device enters a predetermined crossing angle θ imaging (cross ) is. photoelectric detector 14 has a light receiving device, 0 of the beam LB 1 that has passed through the reference grating 13, for example
次光と、これと同軸に進むビームLB 2の+1回折光との干渉光、及びビームLB 1の−1次回折光と、これと同軸に進むビームLB 2の0次光との干渉光を、それぞれ独立に受光(光電変換)する。 And the next light, interference light and +1 diffracted light beam LB 2 that advances to and coaxial, and -1-order diffracted light beam LB 1, the interference light of the zeroth order light beam LB 2 that proceeds to coaxially, each independently received (photoelectric conversion). それら2つの干渉光の強度に応じた正弦波状の光電信号は不図示のアンプによって加算され、この結果得られる光電信号SRは、ビームLB 1 ,LB The photoelectric signal sinusoidal corresponding to the intensity of the two interference light are added by an amplifier (not shown), a photoelectric signal SR obtained this result, the beam LB 1, LB
2の差周波数Δfに比例した周波数となり、光ビート信号となる。 It becomes a frequency proportional to the second difference frequency Delta] f, the optical beat signal. ここでは、参照用回折格子13の格子ピッチが、ビームLB 1 ,LB 2によって作られる干渉縞のピッチと等しくなるように定められている。 Here, the grating pitch of the reference grating 13, are determined to be equal to the pitch of the interference fringes produced by beams LB 1, LB 2.

一方、ビームスプリッターBSを通過した2本の直線偏光(例えばsの偏光)のビームLB 1 ,LB 2は、ウエハWと共役な位置に配置された視野絞りAPを通り、偏光ビームスプリッター15で反射された後、1/4波長板16により円偏光に変換されてアライメント用のテレセントリックな対物レンズ17に達する。 On the other hand, the beam LB 1, LB 2 beam splitter BS 2 pieces of linearly polarized light having passed through the (e.g. polarization s) of through field stop AP is located in the wafer W and a position conjugate, reflected by the polarization beam splitter 15 after being, is converted into circularly polarized light reaches the telecentric objective lens 17 for alignment by 1/4-wave plate 16. 2本のビームLB 1 ,LB 2 (円偏光)は対物レンズ17の焦点で一度交差した後、ミラー Two beams LB 1, LB 2 (circularly polarized light) was crossed once the focus of the objective lens 17, a mirror
M 1 ,M 2を介して投影レンズPLに入射する。 Through M 1, M 2 enters the projection lens PL. さらに投影レンズPLの瞳面Epもしくはその近傍において、ビームLB 1 , Furthermore the pupil plane Ep or near the projection lens PL, the beam LB 1,
LB 2は一度スポット状に集光し、各スポットは瞳中心(光軸AX)を挟んでほぼ対称となって瞳面Epを通過する。 LB 2 is focused once spots, each spot passes through the pupil plane Ep almost symmetrical with respect to the pupil center (optical axis AX). 投影レンズPLを射出した2本のビームLB 1 ,LB 2 (円偏光)は、第2図に示すようにウエハマークWMの格子配列方向(Y方向)に関して光軸AXを挟んで互いに対称的な角度で傾いた平行光束となって、ウエハマークWMy上に異なる2方向から交差角θで入射し結像(交差)する。 Projection lens beam LB 1 two emerging from the PL, LB 2 (circularly polarized light), across the optical axis AX symmetrical to each other with respect to the grating arrangement direction of the wafer mark WM as shown in FIG. 2 (Y-direction) becomes parallel beam inclined at an angle, incident at the cross angle θ from two different directions on the wafer mark WMy imaging (cross). 尚、瞳面Epにおいて光軸AXを挟んで略点対称となるように形成されるビームLB 1 ,LB 2の各スポットを結ぶ直線の方向と、ウエハマークWMyの格子配列方向(Y方向)とは略一致している。 Incidentally, the direction of a straight line connecting each spot beams LB 1, LB 2 which is formed so as to be substantially point symmetrical with respect to the optical axis AX on the pupil plane Ep, the lattice array direction of the wafer mark WMy (Y direction) It is substantially the same.

さて、ビームLB 1 ,LB 2が所定の交差角θでウエハマークWMy上に入射すると(第3図)、ビームLB 1 ,LB 2が交差している空間領域内で光軸AXと垂直な任意の面内(ウエハ面)には、格子ピッチPに対して1/m倍(mは整数) Now, the beam LB 1, LB 2 are incident on the wafer mark WMy at a predetermined crossing angle theta (FIG. 3), the beam LB 1, the optical axis AX perpendicular optionally spatial region where LB 2 intersect in the plane (the wafer surface), 1 / m times the grating pitch P (m is an integer)
のピッチP′(本実施例ではP′=P/2)で1次元の干渉縞が作られることになる。 It will by the one-dimensional interference fringes are made '(= P / 2 P in this embodiment') of the pitch P. この干渉縞はY方向にビームLB 1 ,LB 2の差周波数Δfに対応して移動(流れる)することになり、その速度Vは、V=Δf・P′なる関係式で表される。 This interference pattern will be in correspondence with the difference frequency Delta] f of the beam LB 1, LB 2 moves (flows) in the Y-direction, the velocity V is expressed by the relational expression becomes V = Δf · P '.

従って、ビームLB 1 ,LB 2 (円偏光)が照射されると、 Therefore, the beam LB 1, LB 2 (circularly polarized light) is irradiated,
マークWMyからは光軸AX上に沿って進行する±1次回折光(干渉光)BTLが発生し、この干渉光BTLは干渉縞の移動によって明暗の変化を周期的に繰り返すビート波面を持つ。 ± 1-order diffracted light traveling along the optical axis AX (interference light) BTL is generated from the mark WMy, the interference light BTL has a beat wave that repeats the lightness changes periodically by the movement of the interference fringes. 干渉光BTLは再び投影レンズPL、対物レンズ17を通り、1/4波長板16によりp偏光に変換されたのち、偏光ビームスプリッター15を通過して投影レンズPLの瞳面 Interference light BTL again projection lens PL, passes through the objective lens 17, after being converted to p-polarized light by the 1/4-wavelength plate 16, a pupil plane of the projection lens PL and passes through the polarizing beam splitter 15
Epとほぼ共役な面に配置された空間フィルターFTを介して光電検出器18により受光される。 Through the spatial filter FT disposed substantially conjugate plane and Ep is received by the photoelectric detector 18. 光電検出器18は干渉光BTLの強度に応じた光電信号SDを発生し、この光電信号SDは干渉縞の明暗変化の周期に応じた正弦波状の交流信号(光ビート信号)SDとなって位相検出部19に出力される。 The photoelectric detector 18 generates a photoelectric signal SD corresponding to the intensity of the interference light BTL, the photoelectric signal SD becomes a sinusoidal AC signal (light beat signal) SD according to the cycle of light and dark change of the interference fringe phase is output to the detection unit 19.

位相検出部19は光電検出器18からの光ビート信号SD Optical beat signal SD from the phase detector 19 photoelectric detector 18
と、参照信号として光電検出器14から出力される光ビート信号SRとを入力し、ビート信号SRを基準とした量信号 When inputs the optical beat signal SR output from the photoelectric detector 14 as a reference signal, as a reference beat signal SR amount signal
SR,SDの波形上の位相差Δψを求める。 SR, determine the phase difference Δψ on the SD of the waveform. この位相差Δψ This phase difference Δψ
(±180゜)は、ウエハマークWMyの±P/4内の位置ずれ量に一義的に対応しており、その位置ずれ量ΔYを次式により算出する。 (± 180 °) is univocally corresponds to the displacement amount in the ± P / 4 of the wafer mark WMy, and calculates the positional shift amount ΔY from the following equation.

ここで、ウエハマークWMyのピッチPを8μmとし、 Here, the pitch P of the wafer mark WMy and 8μm,
位相検出部19の位相検出の分割能が0.2゜であるものとすると、位置ずれの計測分解能は0.0022μmにもなる。 If division capability of the phase detection of the phase detector 19 is assumed to be 0.2 °, the measurement resolution of the displacement is also the 0.0022Myuemu.
実際にはノイズ等の影響も受けるため、実用的な計測分解能は0.01μm(位相で0.9゜)程度になる。 Because actually also influenced by noise or the like, the degree (0.9 ° phase) practical measurement resolution is 0.01 [mu] m.

主制御系20は、位相検出部19からの位相差情報(位置ずれ量)とレーザ干渉計8からの位置情報とから求まるマーク位置に基づいてEGA演算を行い、このEGAデータ及び照射量モニタ6、反射量モニタ10からのデータLS、RS The main control system 20 performs EGA calculation based on the mark position obtained from the phase difference information (positional deviation amount) and the position information from the laser interferometer 8 from the phase detector 19, the EGA data and irradiation monitor 6 , data LS from the reflection amount monitor 10, RS
に応じてモータ9をサーボ制御し、ウエハW上のショット領域を順次所定位置に位置決めする他、露光装置全体を統括制御する。 The motor 9 servos addition to positioning the shot area on the wafer W sequentially in a predetermined position, centrally controls the entire exposure apparatus according to.

次にEGAアライメントに関する動作について説明する。 Next, a description will be given of the operation on the EGA alignment.

第1にウエハ・アライメント系21によるプリアライメントを行う。 Performing pre-alignment by the wafer alignment system 21 to the first. まず、ウエハWの外周付近で、且つウエハセンタに関して左右(Y軸)対称な位置に形成された2 First, in the vicinity of the outer periphery of the wafer W, formed and left with respect to the wafer center (Y-axis) symmetrical positions 2
個のショット領域(例えば第2図中のSA 1 、SA 2 )のY方向の位置を検出する。 Detecting the position in the Y direction of the pieces of shot areas (e.g. SA 1, SA 2 in FIG. 2). さらに、ウエハWの外周付近で、 In addition, in the vicinity of the outer periphery of the wafer W,
且つ上記2個のショット領域SA 1 、SA 2からほぼ等距離にあるショット領域SA 3のX方向の位置を検出する。 And detecting the X-direction position of the shot area SA 3 that are approximately equidistant from the two shot areas SA 1, SA 2. そして、主制御系20はこれら3つのショット領域の位置情報に基づいて、座標系XYに対するウエハWの位置ずれ量(回転誤差を含む)を算出し、その位置ずれ量に応じてウエハWのプリアライメントを行う。 Then, the main control system 20 based on the position information of the three shot areas, and calculates the position deviation amount of the wafer W (including the rotation error) with respect to the coordinate system XY, Puri wafer W in accordance with the positional deviation amount performing alignment. これより、ショット領域の配列座標(設計値)に従ってウエハステージをスッテッピングさせれば、常にウエハマークWMx,WMyはビームLB 1 ,LB 2 (干渉縞)に対して、±P/4内に位置決めされることになる。 Than this, if the Sutteppingu the wafer stage according to the arrangement coordinates of shot areas (design value), always wafer mark WMx, WMy for beam LB 1, LB 2 (interference fringes) is positioned within ± P / 4 It becomes Rukoto.

この際、例えば露光後の各種プロセスによりウエハW Wafer W by this time, for example, various processes after exposure
の伸縮(ランアウト)が生じ、スケーリング誤差が大くなると、上記配列座標に従ってウエハステージをステッピングさせても、ビームLB 1 ,LB 2に対してウエハマークW Stretch (runout) occurs in, the scaling error becomes Dyke, even when the wafer stage is stepped in accordance with the constellation, the beam LB 1, the wafer mark W against LB 2
Mx,WMyをその±P/4内に位置決めすることはできない。 Mx, can not be positioned within ± P / 4 to WMy.
そこでこのような場合には、再度ウエハ・アライメント系21を用いてウエハW上の少なくとも2個のショット座標値(X,Y方向の位置)を計測する。 Therefore in such a case, measures at least two shots coordinates on the wafer W using the wafer alignment system 21 again (X, Y direction position). この時、ウエハW At this time, the wafer W
の表面荒れ等によるランダム誤差のため、計測不可能若しくは計測結果が疑わしいショット領域SAに関しては、 Because of the random error due to the surface roughness or the like, with respect to the measurement impossible or measurement result is suspect shot area SA,
再度計測を行うか、或いは改めてその近傍のショット領域SAの計測を行うようにする。 Whether to again measure, or to again perform the measurement in the vicinity of the shot area SA. そして、この計測結果に基づいてショット領域の配列座標(設計値)に補正を加え、新たにこの位置情報を配列マップとして記憶すれば良い。 The correction is added to the array coordinates of the shot areas on the basis of the measurement result (the design value), it may be newly stores this position information as an array map. これによってスケーリング誤差が除去されることになり、上記配列マップに従ってウエハステージWSをステッピングさせれば、常にウエハマークWMx,WMyはビームLB 1 ,LB 2に対して±P/4内に位置決めされる。 This results in the scaling error can be reduced, if the stepping of the wafer stage WS according to the above sequence map, always wafer mark WMx, WMy is positioned within ± P / 4 relative to the beam LB 1, LB 2 . 尚、プリアライメント動作での計測結果(マーク位置情報)を利用して配列マップを算出しても良く、この場合には配列マップの算出精度を向上させることができるか、或いは計測すべきショット領域SAの数を減らすことができる。 Incidentally, it may be calculated measurement results (marked position information) array maps utilizing at prealignment operation, whether this case it is possible to improve the calculation accuracy of the array maps, or the shot area to be measured it is possible to reduce the number of SA.

第2にLIA系を用いてEGA計測、すなわちウエハWの中心及びその外周付近に位置する複数個(5〜10個程度) Plurality EGA measurement, that is located near the center and periphery of the wafer W by using the LIA system to a second (about 5-10)
のショット領域SAのサンプル・アライメントを実行する。 To run the sample alignment of the shot area SA. そこで、設計上のショット領域の配列座標値(もしくは先に述べた配列マップ)に基づいて、ウエハステージWSをステッピングさせ、座標値を計測すべきショット領域のウエハマークWMyを、ビームLB 1 ,LB 2に対して±P/ Therefore, based on the array coordinate values of shot areas on the design (or array maps mentioned above), the wafer stage WS is stepping the wafer mark WMy the shot area to be measured coordinate values, the beam LB 1, LB ± for the 2 P /
4内に位置決めする。 Positioning within 4. 次に、ビームLB 1 ,LB 2をウエハマークWMyに照射し、ウエハマークWMyから発生する回折光BT Then, irradiating the beams LB 1, LB 2 on the wafer mark WMy, diffracted light BT generated from the wafer mark WMy
Lを光電検出器18により受光する。 L a is received by the photoelectric detector 18. 位相検出部19は、光電検出器18からの光ビート信号SDと光電検出器14からの光ビート信号(参照信号)SRとを入力し、両信号SD,SR Phase detector 19 inputs the optical beat signal (reference signal) SR from the optical beat signal SD and the photoelectric detector 14 from the photoelectric detector 18, both signals SD, SR
の位相差Δψ(±180度)を検出し、このP/2内の位相差ΔψからウエハマークWMyの位置ずれ量ΔYを求める。 Of detecting a phase difference [Delta] [phi] (± 180 degrees), we obtain the positional shift amount ΔY of the wafer mark WMy from the phase difference [Delta] [phi] in the P / 2.
以下、上記動作を繰り返し行うことによって選択した全てのショット領域のサンプル・アライメントを行い、しかる後主制御系20は統計的手法によりショット配列を算出する(EGA演算)。 Hereinafter, performs sample alignment of all the shot areas selected by repeating the above operation, thereafter the main control system 20 calculates the shot sequence by statistical methods (EGA calculation). これより、LIA系によるEGA計測が完了する。 From this completes the EGA measurement by LIA system.

従来の露光装置では以上のアライメント過程で算出したチップ配列座標(EGAデータ)に従って、主制御系20 Accordance with conventional exposure device is calculated by the above alignment process chip array coordinates (EGA data), the main control system 20
によりウエハステージWSをステッピングさせ、レチクルパターンの投影像とショット領域SAとを重ねあわせて露光を行う。 The wafer stage WS is stepping, exposure is performed superposed and projected image and a shot area SA of the reticle pattern. 尚、レチクルパターンの投影像とショット領域との相対的な回転誤差については、EGA演算から求めまるウエハローテーション量とほぼ同じ量だけレチクルRを回転させてその誤差をほぼ零とすることが望ましい。 Note that the relative rotation error of the projected image and a shot area of ​​the reticle pattern, it is desirable to substantially zero the error substantially same amount by rotating the reticle R and the whole wafer rotation amount determined from EGA calculation.

本発明に係る露光装置では上記のアライメント過程へ以下のような過程を新たに加えることで、より高精度な重ね合せを可能としたものである。 In an exposure apparatus according to the present invention is by adding a new a process such as the following to the above alignment process, is obtained by allowing a more accurate overlay. すなわち、本実施例では、照射量モニタ6及び、反射モニタ10からなる照射量測定手段により、重ね合せ露光時のウエハW、ウエハホルダー7の伸びを求め、先に算出したEGAデータを補正手段により補正するものである。 That is, in this embodiment, irradiation monitor 6 and the dose measuring device of reflective monitor 10, the wafer W during overlay exposure, determined elongation of the wafer holder 7, the correcting means EGA data previously calculated it is corrected.

以下、図によってより詳細に説明を行なう。 Hereinafter will be described in greater detail by FIG. 第4図は従来の露光装置を用いた場合で、重ね合せ露光時にスケーリングが生じないと仮定したものである。 In the case Fig. 4 using a conventional exposure apparatus, in which it was assumed that the scaling does not occur at the time of superposition exposure. 第4図(a)はウエハWに3行×3列の9ショット領域の1st Figure 4 (a) is 1st nine shot areas 3 rows × 3 columns on the wafer W
露光を行なったものを示す。 It shows what was subjected to exposure. ここで実線の四角で囲まれた部分が1st露光ショット領域24である。 Here surrounded by the solid line square portions are 1st exposure shot region 24. 第4図(b) Figure 4 (b)
は(a)のウエハWが各種プロセスを経てスケーリングが生じ、ショット間隔が広がった状態である。 Is a state where the scaling wafer W through the various process occurs, the shot interval is widened in (a). 一点鎖線で示した部分は、2nd露光前にEGA計測によって求めたショット領域の配列座標23である。 Portion indicated by a dashed line is an array coordinates 23 of the shot area determined by the EGA measurement before 2nd exposure. 2nd露光は、この座標に従って行われるので、図に示すように、1st露光ショット領域24と2nd露光ショット領域25は、完全に重なる(ショットセンタが一致する)事となる。 2nd printing, since carried out in accordance with the coordinates, as shown in FIG., 1st exposure shot region 24 and 2nd exposure shot area 25 is completely overlapped (shot center is coincident) that become.

次に、第5図は従来の露光装置を用いた場合で、2nd Next, in the case Fig. 5 using a conventional exposure apparatus, 2nd
露光時のスケーリングを想定したものである。 It assumes a scaling at the time of exposure. 第5図(a)はウエハWに3行×3列の9ショット領域の1st Figure 5 (a) is 1st nine shot areas 3 rows × 3 columns on the wafer W
露光を行ない、各種プロセスを経たものである。 Performs exposure, it is obtained through the various processes. ここで here
26は1st露光ショット領域、27は1st露光のショット配列座標を示す。 26 1st exposure shot region, 27 denotes a shot array coordinates of 1st exposure. 第5図(b)は(a)のウエハに対し2nd Figure 5 (b) is 2nd to wafer (a)
露光を行なったものである。 One in which conducted the exposure. 図に誇張して示しているように2nd露光中にウエハW、ウエハホルダ7が伸びたため、1st露光ショット領域が(a)の時と比べ移動し、 Wafer W during 2nd exposure, as exaggerated in Figure, since the wafer holder 7 is extended, 1st exposure shot region is moved than when the (a),
ショット間隔が広がって実線の四角26で示される位置となる。 The position where the shot interval indicated by the solid line square 26 spreads. また、2nd露光は、2nd露光前のEGA計測によって求めたショット配列座標28に従って行われるため、2nd Also, 2nd exposure, to be done in accordance with the shot array coordinates 28 as determined by EGA measurement before 2nd exposure, 2nd
露光ショット領域は、図の点線の四角29で示される位置となる。 Exposure shot area is a position indicated by the dotted line box 29 of FIG. このように2nd露光時に、ウエハW及びウエハホルダ7が伸びると、正確にEGA計測を行なっても、1st During this way, 2nd exposure, the wafer W and wafer holder 7 is extended, be subjected to exactly the EGA measurement, 1st
露光ショット領域26と2nd露光領域29との間にズレが生じてしまう。 Deviation occurs between the exposure shot region 26 and 2nd exposure region 29. このズレ量(照射エネルギーによるスケーリング量に対応している)は図の中で矢印30によってその向きと大きさが示されている。 The shift amount (corresponding to the amount of scaling due to irradiation energy) is shown the direction and magnitude by the arrow 30 in FIG. また、この重ね合せ誤差は図で示す様にスケーリングエラーとなる。 Further, the overlay error is scaled error as shown in FIG.

次に本発明の重ね合せ露光法を第6図を使い説明する。 Then the superposition exposure method of the present invention will be described using the Figure 6. 第6図(a)は、ウエハWに3行×3列の9ショット領域の1st露光を行ない、各種プロセスを経たものである。 Figure 6 (a) performs a 1st exposure of 9 shot areas 3 rows × 3 columns in the wafer W, is obtained through various processes. ここで31は1st露光ショット領域、32は2nd露光前のEGA計測による1st露光のショット配列座標を示す。 Here 31 1st exposure shot region, 32 denotes a shot array coordinates of 1st exposure by the EGA measurement before 2nd exposure. ここで、2nd露光を実施する前に、2nd露光時の熱によるウエハW及びウエハホルダ7の伸びを、ウエハ上での照射エネルギー量とウエハからの反射光量(反射率)とに基づいて計算する。 Here, before the 2nd exposure, the elongation of the wafer W and wafer holder 7 by heat during 2nd exposure is calculated based on the irradiation energy amount and the amount of light reflected from the wafer on the wafer (reflectance).

照射エネルギー量は本発明の入射量測定手段である前述の照射量モニタ6により求める。 Irradiation energy is determined by the irradiation dose monitor 6 above the incident amount measuring means of the present invention. 照射量モニタ6はウエハステージWS上にあって、投影レンズPLのイメージフィールドとほぼ等しい口径の受光面をもったフォトセルである。 Irradiation monitor 6 In the on the wafer stage WS, a photocell having a light receiving surface of substantially equal diameter and the image field of the projection lens PL. ウエハステージWSを駆動モータ9により移動させることで、照射量モニタ6を投影レンズPLのほぼ中心部へ送り込み、ウエハW上に照射される露光光ILの全てを受光して光電検出し、レチクルR等を介してウエハW The wafer stage WS by moving by the drive motor 9, feed the irradiation monitor 6 to approximately the center of the projection lens PL, photoelectrically detected all of the exposure light IL irradiated on the wafer W by receiving, reticle R the wafer W through the etc.
上に到達する露光光ILの照射量を算出する。 Calculating the radiation amount of the exposure light IL reaches the top. 照射量は照明光強度、レチクルRの透過率、レチクルR上のクロムパターン占有率、可変ブラインド2aの大きさ等に依存するものである。 Irradiation amount illumination light intensity transmittance of the reticle R, the chromium pattern occupancy on the reticle R, is dependent on the size of the variable blind 2a.

また、ウエハWからの反射量(もしくはその反射率) Further, the amount of reflection from the wafer W (or reflectance)
は本発明の反射量測定手段である前述の反射量モニタ10 The reflection amount monitor 10 described above is a reflection measuring means of the present invention
により求める。 Determined by. 反射量モニタ10は、投影レンズPLの結像位置(ウエハ表面)からの反射光量の全てないし一部を光電検出するものであり、2種類の既知の反射率を持つ反射面について、反射光量を予め計測しておく事により、反射率が未知である所望のウエハにおいても、その反射率を求める事が出来る。 Reflection amount monitor 10, which photoelectrically detects all or part of the amount of reflected light from the imaging position of the projection lens PL (wafer surface), the reflecting surface with two kinds of known reflectivity, the reflected light amount by measured in advance, even in the desired wafer reflectivity is unknown, it is possible to obtain the reflectance.

具対的には、投影レンズPLの結像面内に高反射率のもの(α%)、例えばベースライン計測等のためにウエハステージWS上に配置された基準部材(ガラス基板であって、基準マークとともに一部にクロム等で形成された反射面を持っている)と、低反射率のもの(β%)、例えば照射量モニタ6の表面(ディテクターの受光面)とを順次配置する。 In concrete pair, the projection lens of a high reflectance imaging plane of the PL (alpha%), a reference member (glass substrate disposed on a wafer stage WS for such as, for example, baseline measurement, the reference mark has a reflecting surface formed by the chromium part with), the low reflectivity ones (beta%), for example, are sequentially arranged and a surface of the radiation amount monitor 6 (light-receiving surface of the detector). しかる後、露光光ILの照射によりそれら表面から発生する反射光を反射量モニタ10で光電検出して、その反射光量に応じた出力電圧値V 1 、V 2を求める。 Thereafter, and photoelectrically detected by the reflection amount monitor 10 reflected light generated therefrom the surface by the irradiation of the exposure light IL, obtaining the output voltage value V 1, V 2 corresponding to the amount of reflected light.
そして、この検出結果から反射率γと出力電圧値Vとのリニアな関係すなわち γ=(α−β)/(V 1 −V 2 )×V なる関係式(一次関数)を算出し、不図示のメモリに記憶する。 Then, to calculate the detection result namely linear relationship of the reflectivity gamma and the output voltage value V from γ = (α-β) / (V 1 -V 2) × V relational expression (linear function), not shown storing of the memory. 従って、本実施例では上記と同様の動作で、露光すべきレジスト付ウエハ(表面にアルミニウム膜や酸化膜等が形成されたものであっても良い)に対して露光光ILを照射することにより、反射量モニタ10から出力される電圧値を用いて上記関係式から所望のウエハの反射率を算出することができる。 Accordingly, the same operation as described above, in this embodiment, by irradiating the exposure light IL with respect to be exposed resist coated wafer (or may be an aluminum film or an oxide film or the like is formed on the surface) , it is possible to calculate the reflectivity of the desired wafer from the relational expression using the voltage value outputted from the reflection amount monitor 10. ここで、本実施例では上記動作によりウエハの材質、下地やレジストの種類・膜厚等までも含めたウエハの反射率が求められることになる。 Here, so that the reflectivity of the wafer, including the material of the wafer, to the type and thickness, etc. of the base and the resist even by the above operation is required in this embodiment. 尚、上記関係式は例えばレチクルRの交換毎、もしくは照明光源1の照明光強度をモニターするセンサーの出力が変化した時点等で行うことが望ましい。 Note that the relational expression is desirably carried out, for example, exchange each of the reticle R, or the like when the output of the sensor for monitoring the illumination intensity of the illumination light source 1 is changed.

さて、本実施例では重ね合せ露光に先立って、上述の如く照射量モニタ6によりウエハWに到達する露光光IL Now, prior to superposition exposure in this embodiment, the exposure light IL that reaches the wafer W by irradiation monitor 6 as described above
の照射量を測定し、このデータを主制御計20へ出力しておく。 The dose is measured in advance and outputs the data to the main control meter 20. 一方、反射率については露光光ILの照射によりレジスト層が感光してしまうので、露光前に求めておくことはできない。 On the other hand, since the resist layer will be sensitized by irradiation of the exposure light IL for reflectance can not be previously obtained prior to exposure. そこで、本実施例ではウエハW上の第1 Accordingly, the first on the wafer W in this embodiment
番目のショット領域に対する重ね合せ露光中に、反射量モニタ10を用いて反射率を求めることとする。 During superposition exposure with respect to th shot area, and to determine the reflectance using the reflection amount monitor 10. これは、 this is,
第1番目に重ね合せ露光すべきショット領域では、当然ながら露光光ILの照射によるスケーリング誤差が生じていないからである。 The shot area to be combined exposure superimposed on the first, because the scaling error does not occur due to irradiation of the exposure light IL of course. 反射量モニタ10から出力される情報 Information output from the reflection amount monitor 10
RS(電圧値)は直ちに主制御系20へ送られ、ここで先に述べた関係式に基づいてウエハWの反射率が算出され、 RS (voltage value) is immediately sent to the main control system 20, wherein the reflectivity of the wafer W based on the equation mentioned above is calculated,
露光光ILの照射量とともにメモリに記憶される。 It is stored in memory along with the irradiation of the exposure light IL. 主制御系20は、照射量モニタ6により求めたウエハ露光時の照射量、及びウエハWの反射率とメモリに格納された露光時間、ステップピッチ、ウエハサイズ等のデータとに基づいて、ウエハWに吸収されるエネルギー量を算出し、 The main control system 20, the irradiation amount of time the wafer exposure determined by the irradiation dose monitor 6, and the exposure time stored in the reflectance and memory of the wafer W, on the basis of the step pitch, such as wafer size data, the wafer W calculating the amount of energy absorbed,
この計算値から、ウエハW、ウエハホルダ7の伸びを求める。 From the calculated values, the wafer W, determine the growth of the wafer holder 7.

さらに、上記伸び量に基づいてウエハWの1st露光ショット領域毎のスケーリング量を算出し(詳細後述)、 Moreover, to calculate the scaling of 1st exposure for each shot area on the wafer W based on the elongation amount (described later in detail),
しかる後先にLIA系により求めたEGAデータを補正する。 To correct the EGA data that was obtained by the LIA system thereafter destination.
この結果、第1番目のショット領域の重ね合せ露光中にウエハの反射率が求まった時点で直ちに、EGAデータが補正されてウエハW上の第2番目以降の1st露光ショット領域(ショットセンタ)の座標値がそれぞれ算出されることになる。 As a result, immediately when the reflectivity of the wafer during superposition exposure of the first shot area is Motoma', EGA data is corrected second and subsequent on the wafer W 1st exposure shot areas (shot center) so that coordinate values ​​are calculated. 主制御系20は第1番目のショット領域の露光終了後、この補正されたEGAデータに従ってウエハステージWSをステッピングさせていく。 After the main control system 20 ends the exposure of the first shot area, will the wafer stage WS is stepped in accordance with the corrected EGA data. これによって、 by this,
露光光ILの吸収によるスケーリング量を要因としたレチクルパターンの投影像と1st露光ショット領域とのアライメント誤差がほぼ零となり、高精度な第2層目以降のレチクルの重ね合せ露光が可能となる。 Alignment error substantially zero next to the projected image and the 1st exposure shot area of ​​the reticle pattern and cause the scaling amount due to absorption of exposure light IL, it is possible to superposition exposure with high precision second layer and on reticle.

さて、先に述べたウエハ等の伸びによるショット領域の配列座標に変位が生じるが、これを求める計算式については、例えば以下のような式が考えられる。 Now, the displacement in the array coordinates of the shot area by stretching such a wafer as described above occurs, the calculation formula for obtaining this are conceivable wherein for example, the following. 2nd露光時の熱によるウエハW及びウエハホルダ7の伸びで起こる1st露光ショット領域のスケーリング量を[S X2nd , The scaling of 1st exposure shot area occurs in elongation of the wafer W and wafer holder 7 by heat during 2nd exposure [S X] 2nd,
[S Y2ndとし、2nd露光時にウエハW上で単位面積当りに吸収されるエネルギー量をE ab ,吸収されたエネルギー量によって生じるスケーリング量の比例係数をα (x [S Y] and 2nd, the amount of energy absorbed per unit area on the wafer W during 2nd exposure E ab, the proportional coefficient of the scaling amount generated by the absorbed energy amount alpha x (x
方向),α (y方向)(ウエハの材質、下地やレジストの種類等によって異なる)、ウエハW及びウエハホルダ7に貯えられたエネルギーが外部へ流れて行く時定数をτ o ,横1列を露光するのにかかる時間をt ox ,縦1列を露光するのにかかる時間をt oyとすると、 [S X2nd =α x E ab ×exp(−t ox … [S Y2nd =α y E ab ×exp(−t oy … と表わすことができる。 Direction), alpha y (y-direction) (the material of the wafer varies depending on the type of underlying or resist, etc.), the wafer W and wafer holder time constant stored was energy flows to the outside 7 tau o, a horizontal row of time t ox it takes to exposure, the time it takes one column a to expose When t oy, [S X] 2nd = α x E ab × exp (-t ox / τ o ... [S Y] 2nd = α y E ab × exp ( can be expressed as -t oy / τ o ....

ここで、 E ab =I o (1−r)×T×1/L x ×1/L y … I o :照射量、r:反射率、T:2nd露光時間、L x :x方向のステップピッチ、L y :y方向のステップピッチである。 Here, E ab = I o (1 -r) × T × 1 / L x × 1 / L y ... I o: dose, r: reflectance, T: 2nd exposure time, L x: x-direction in step pitch, L y: the y-direction in step pitch.

E abの値は、式より明らかなように、本システムにおいては、I o (照射量)、r(反射量)が予め計測されるため、既知の値である。 The value of E ab is, as is clear from the formula, in this system, I o (dose), for r (reflection amount) is measured in advance, which is a known value. また、,式のt ox ,t oyの値も、適宜の露光時間、ステージ速度、ショット数から、決定する事が可能なものである。 Also ,, type t ox, the value of t oy also those suitable exposure time, the stage speed, the number of shots, which can be determined. ,式のα x , Of the formula α x, α
yについては、先に実験的にデータを取っておく事で、決定する事が出来る。 y, τ for the o, in that set aside the experimental data previously, determining it is possible. また実際の場合、,の式は、t ox ,t oy <<τ o =α =αといえるので、 [S X2nd =[S Y2nd =αE ab … の式で扱っても問題はない。 Actual expression of the case ,, also, t ox, t oy << τ o, since it can be said that the α x = α y = α, covered in [S X] 2nd = [S Y] 2nd = αE ab ... formula there is no problem even if.

また、2nd露光を行なう時のスケーリング量S x ,S yの値は、以下の式で表わすことが可能である。 Further, the scaling amount S x, the value of S y when performing 2nd exposure may be expressed by the following equation.

S x =[S x ]+[S x2nd … S y =[S y ]+[S y2nd … ここで、[S x ],[S y ]は、従来のEGA計測によって求めた値、[S X2nd ,[S Y2ndは、本発明による2nd露光時の伸びを補正する項である。 In S x = [S x] + [S x] 2nd ... S y = [S y] + [S y] 2nd ... Here, [S x], [S y] is a value determined by the conventional EGA measurement , [S X] 2nd, [ S Y] 2nd is a term for correcting the elongation at 2nd exposure according to the present invention.

2nd露光時の熱によるウエハW及びウエハホルダ7の伸びを、上述の式を使って算出し、このスケーリング分を補正して求めた新しいショット領域の配列座標を第6 The elongation of the wafer W and wafer holder 7 by heat during 2nd exposure, were calculated using the equations above, the array coordinates of the new shot areas determined by correcting the scaling amount Sixth
図(a)の点線33で示す。 Shown by the dotted line 33 in FIG. (A). そして、この新しいショット領域配列座標を使い、2nd露光を行なった結果を第6図(b)で示す。 Then, use this new shot region array coordinates, showing the results of 2nd exposure in FIG. 6 (b). 実線の四角で示されているのが1st露光ショット位置31であり、図に示したように、2nd露光によりスケーリングを生じている。 What is indicated by a solid line squares are 1st exposure shot position 31, as shown in FIG, it occurs scaling by 2nd exposure. 点線の四角で示されている2nd露光ショット位置34は、前述した様に、2nd露光によるウエハW等の伸びを考慮して補正したため、図の(b)に示す通り、1st露光ショット位置31と完全に一致する事となる。 2nd exposure shot position 34 shown in dotted lines squares, as described above, since the corrected taking into account the elongation of the wafer W due 2nd exposure, as shown in (b) of FIG, a 1st exposure shot position 31 It becomes possible to completely match.

このように本発明では、照射量I o ,ウエハの反射率r In this way the present invention, the dose I o, the reflectivity of the wafer r
を2nd露光前に計測しているので、照明光の照度の低下、レチクルパターン占有率、ブラインドの大きさ等が異なっても、また、下地やレジストの種類・膜厚の異なるウエハを用いたために反射率が変化した場合でも対応できるシステムとなっている。 Since measured before 2nd exposure of the decrease in the illuminance of the illumination light, a reticle pattern occupancy, also the size of the blind are different, and in order using different wafer of ground and resist the type and thickness It has become a system that can cope even if the reflection rate is changed. ウエハ材質がシリコンではなく、例えばガリヒソの場合には、そのウエハ材質に対応したα xを予め実験にて計測しておき、ウエハ材質に対応させて、係数α xを変えれば良い。 Wafer material is not a silicone, for example, in the case of Garihiso corresponded to the wafer material alpha x, leave measured by experiments in advance the alpha y, in correspondence with the wafer material, which alter the coefficient alpha x, the alpha y if may.

以上の通り本発明の一実施例では露光光吸収により生じるスケーリング量を演算にて求め、この演算結果を基に補正したEGAデータに従ってウエハステージWSをステッピングさせていた。 Found in the arithmetic scaling amount generated by absorption of exposure light in one of the above embodiments of the street present invention, the wafer stage WS had by stepping accordance EGA data corrected based on the calculation result. しかしながら、第1図中に示したレチクルステージRSを水平面内で2次元移動可能に構成すると共に、その2次元的な測定をするためのレーザ干渉計を設け、第2番目以降のショット領域での露光吸収を要因としたスケーリング量については、レチクルステージRSを駆動することによって補正するようにしても構わない。 However, the reticle stage RS depicted in FIG. 1 as well as configured to be two-dimensionally moved in a horizontal plane, a laser interferometer for the two-dimensional measurements provided, in the second and subsequent shot area the scaling amount that is a factor of the exposure absorption, may be corrected by driving the reticle stage RS. 従って、主制御系20はLIA系にて求めたEGAデータに従ってウエハステージWSをステッピングさせていくとともに、第2番目以降のショット領域では上記スケーリング量によるアライメント誤差をほぼ零とするように、上記〜または、式から求めたスケーリング量に応じて、1ショット毎にレチクルステージRSを駆動していけば良い。 Accordingly, the main control system 20 is a wafer stage WS along with gradually is stepped in accordance with EGA data obtained by LIA system, as in the second and subsequent shot area is substantially zero alignment error due to the amount of scaling, the ~ or, depending on the scaling amount calculated from the equation, it should drive the reticle stage RS for each shot.

ところで、本発明ではウエハホルダ7の伸びも考慮しているが、ウエハホルダ7を断熱材(セラミック等)や膨張率の低い材料(インバー等)で作れば、ウエハホルダ7の伸びを考慮する必要がなくなるので、スケーリング量を算出するための演算式を簡略化することが可能となる。 Incidentally, although the present invention also contemplates the elongation of the wafer holder 7, if you make in holder 7 a heat insulating material (ceramic or the like) or a low expansion material (invar, etc.), it is unnecessary to consider the extension of the holder 7 , it is possible to simplify the calculation formula for calculating the amount of scaling.

また、上記実施例では1st露光ショット領域のスケーリング量を算出するにあたって、ウエハ上の第1番目のショット領域の露光中に求めた反射率を用いていた。 In the above embodiment when calculating the scaling amount of 1st exposure shot areas, we have used reflection ratio determined during the exposure of the first shot area on the wafer. しかしながら、例えば第2番目のショット領域から複数個のショット領域の露光においては、第1番目のショット領域の露光中に求めた反射率を用いて、上記複数個のショット領域のスケーリング量のみを算出し、それ以降のショット領域では第1番目のショット領域から複数個のショット領域の露光中にそれぞれ求めた反射率を平均化したものを用いて、残りのショット領域のスケーリング量を算出するようにしても構わない。 However, for example, in the exposure of the plurality of shot areas from the second shot area, by using the reflectance obtained in the exposure of the first shot area, calculates only the scaling of the plurality of shot areas and, in the subsequent shot area using an average of the reflectance determined respectively during exposure of the plurality of shot areas from the first shot area, to calculate the scaling of the remaining shot areas and it may be. ここで、同一ロット内のウエハについては処理条件(例えば、下地やレジストの種類・膜厚等)がほぼ同一であると考えられるので、上記の如くロット内の1枚目のウエハの反射率(第1ショットの反射率、もしくは上記の平均反射率)を、 Here, the wafer processing conditions the same lot (e.g., such as the type and thickness of the base and the resist) because it is considered to be approximately the same, the reflectance of the first wafer in the lot as described above ( reflectance of the first shot, or the average reflectance),
そのまま2枚目以降のウエハに用いてスケーリング量を算出するようにしても構わない。 It may be calculated scaling amount using the intact second and subsequent wafers. また、ロット内の最初のウエハに対して重ね合せ露光を行う際、ウエハ上の全てのショット領域についてその反射率を求めておき、それら反射率を平均化したものを2枚目以降のウエハに適用しても良い。 Also, when performing the superposition exposure with respect to the first wafer in the lot, for all the shot areas on the wafer to previously obtain the reflectance, a material obtained by averaging them reflectance 2 and subsequent wafers it may be applied. この場合、レジスト層の厚みむら等によるショット領域毎の反射率の違いによって生じ得るスケーリング量の算出精度の低下を防止できるといった利点がある。 In this case, there is an advantage to decrease the scaling of calculation accuracy which may occur due to a difference in reflectance of each shot area by the thickness unevenness of the resist layer can be prevented. 尚、1枚目のウエハでは1ショット毎に反射率を求めて平均化し、この平均値を用いて、スケーリング量を求めていく。 Incidentally, in the first wafer seeking reflectance every shot averaged, with the average value, will seek the scaling amount. つまりウエハ上の第n番目のショット領域(n≧2)を露光する場合は、第(n−1)番目までのショット領域の反射率を平均したものを用いてスケーリング量を求め、1ショット毎にEGAデータを補正するか、もしくはレチクルステージを駆動してスケーリングによるアライメント誤差を補正していけば良い。 That when exposing the n-th shot area on the wafer (n ≧ 2) calculates the scaling amount using an average of the reflectance of the shot region up to the (n-1) -th, every shot on whether to correct the EGA data, or should do to correct the alignment error due to scaling by driving the reticle stage. また、ウエハ上のショット領域をいくつかのブロックに分け、ブロック毎に反射率を変えるようにしても構わない。 Further, divided shot areas on the wafer into several blocks, it may be varied reflectivity for each block. 各ブロックでの反射率は、例えばブロック内の最初のショット領域の反射率とすれば良い。 Reflectance at each block may be, for example, the reflectance of the first shot area in the block.

また、上記実施例では説明を簡単にするため、第6図(a)(図中の矢印)から明らかなように、2nd露光時の露光光吸収による1st露光ショット領域のスケーリング量が、ウエハWのほぼ中央に位置するショット領域(ウエハセンタ)を中心として等方的に生じているものとして説明を行っていた。 Further, in order to simplify the explanation in the above embodiments, it is clear from Figure 6 (a) (arrow in the figure), the scaling amount of 1st exposure shot region by the exposure light absorbing at 2nd exposure, the wafer W of it had been described as being isotropically resulting around the shot area (wafer center) located approximately in the center. しかしながら、実際にはウエハ上の1st露光ショット領域の重ね合せ露光の順番等に応じてウエハ内での熱分布が異なるため、上記、式からスケーリング量を正確に求めることは難しくなり得る。 In practice, however, the heat distribution in the wafer in accordance with the order of the overlapping exposure of 1st exposure shot areas on the wafer may vary from the above, accurately determining the amount of scaling formulas can be difficult. そこで、ウエハ上の1st露光ショット領域の露光位置X、Y(第6図(a)中の配列座標33に対応)及び露光順序を考慮し、1st露光ショット領域毎に上記、 Therefore, the exposure position X of the 1st exposure shot areas on the wafer, Y (FIG. 6 (a) corresponds to the array coordinates 33 in) and considering exposure sequence, 1st exposure shot areas described above for each,
式の係数α (X,Y),α (X,Y)の値を適宜定めれば、より精度良くスケーリング量を求めることができ、 Coefficient of formula α x (X, Y), α y (X, Y) be appropriately determined value of can be determined more accurately scaling amount,
重ね合せ精度を向上させることが可能となる。 It is possible to improve the overlay accuracy. この際、 On this occasion,
1ショット毎に係数α (X,Y),α (X,Y)を変えなくとも、ショット領域の露光順序等を考慮してウエハ上の1st露光ショット領域を複数のブロックに分け、ブロック毎に上記係数α xを定めても構わない。 Coefficient for each shot α x (X, Y), α y (X, Y) without changing the divide the 1st exposure shot areas on the wafer into a plurality of blocks in consideration of the exposure sequence such as the shot area, block it may be determined the coefficient alpha x, the alpha y for each. 尚、特に大口径ウエハ(例えば8インチウエハ)では熱分布が大きく異なり得るため、上記の同様の方法にて1ショット毎、もしくはブロック毎に係数α Xを定めることが望ましい。 Incidentally, in particular for the heat distribution large diameter wafer (e.g., 8-inch wafer) can differ greatly, one shot every in the above same method, or coefficient for each block alpha X, may prescribe alpha Y desirable.

また、上記実施例においてはスケーリング補正について述べたが、実際には2nd露光時の照射量によるウエハやウエハホルダの伸びに応じて1st露光ショット領域の大きさが変動するとともに、線形、非線形な歪みまでも生じ得る。 Further, in the above embodiment has been described scaling correction, with the size of the 1st exposure shot areas varies according to the actual wafer and elongation of the wafer holder by irradiation amount at 2nd exposure, linear, until nonlinear distortion also it can occur. そこで、このような場合には、上記照射量に応じた1st露光ショット領域内の複数点(例えばショットセンタと4隅の計5点)の各々における伸び量(スケーリング量に相当)を、上記実施例と同様の動作で、 In such a case, the elongation amount of each of the plurality of points of 1st exposure shot area corresponding to the irradiation amount (e.g. shot center and four corners of the five points) (equivalent to scaling amount), the above-described in the same operation as the example,
式から求める。 Obtained from the equation. そして、上記伸び量から1st露光ショット領域の大きさ及び歪みを演算にて算出し、この結果に応じてレチクルパターンの投影倍率とディストーション(像歪)量とを調整すれば、より正確に重ね合せ露光を行うことが可能となる。 Then, the size and strain of the 1st exposure shot region from the elongation amount calculated by the calculating, by adjusting the projection magnification and distortion (image distortion) of the reticle pattern according to the result, more accurate superimposition it is possible to perform the exposure.

尚、投影倍率やディストーション量の調整方法としては、例えば投影レンズPLの少なくとも一部のレンズ素子を3次元的に移動するか、もしくは光軸AXとほぼ垂直な平面に対して2次元的に傾斜させる、2つのレンズ素子の間に空気室を設けてその圧力を変える、レチクルRと投影レンズPLとの間隔を変化させる、またはレチクルR Incidentally, the projection magnification as a method of adjusting and distortion amount, for example, three-dimensional or moving at least a portion of the lens elements of the projection lens PL, or two-dimensionally inclined with respect to a plane substantially perpendicular to the optical axis AX let, between the two lens elements are provided an air chamber changing the pressure, changing the distance between the reticle R and the projection lens PL or reticle, R
を光軸AXとほぼ垂直な平面に対して2次元的に傾斜させる方法等がある。 And a method for two-dimensionally inclined with respect to a plane substantially perpendicular to the optical axis AX of.

ここで、上記実施例ではアライメントセンサーとして Here, as the alignment sensor in the above embodiment
TTL方式のLIA系を用いていたが、本発明ではいかなる種類のアライメントセンサーを用いても構わない。 We have used LIA system of TTL scheme, but in the present invention may be used any type of alignment sensor. また、 Also,
本発明を適用するのに好適なアライメント方式はEGA方式に限られるものではなく、重ね合せ露光に先立ってアライメントを行うものであれば、いかなる方式であっても本発明を適用できる。 Suitable alignment method for applying the present invention is not limited to the EGA method, as long as the alignment prior to the overlay exposure, the present invention can be applied even in any manner. さらに、本発明は半導体素子製造用の露光装置たけでなく、液晶表示素子製造用の露光装置にも適用でき、上記実施例と同様の効果を得られることは言うまでもない。 Furthermore, the present invention is not exposure apparatus bamboo for semiconductor device fabrication, can be applied to an exposure apparatus for liquid crystal display device manufacturing, it is needless to say that obtain the same effects as described above. また、例えば特開昭63−283219 In addition, for example, JP-A-63-283219
号公報に開示されているようなTTR(Through The Retic TTR as disclosed in JP (Through The Retic
le)方式のLIA系を用いてD/D方式で重ね合せ露光を行う場合には、上記スケーリング量を考慮して次に露光すべきショット領域までウエハステージをステッピングさせても良い。 When performing the combined exposure overlapped with D / D method using LIA system le) scheme, may be stepping the wafer stage to the shot area to be exposed next in view of the above scaling amount. この場合は、常にアライメント用の干渉縞に対してウエハマークを±P/4以内に位置決めできるといった利点がある。 In this case, there is an advantage always position the wafer mark relative to the interference fringes for alignment within ± P / 4. また、ウエハ表面の高さ方向(光軸AX Further, the wafer surface height direction (the optical axis AX
方向)の位置を検出する焦点検出手段(AFセンサー)としてエアマイクロメータを用いる場合は、エアによるウエハの冷却までも考慮してスケーリング量を求めることが望ましい。 When using an air micrometer focus detection means for detecting the position of the direction) (AF sensor), it is desirable to determine the amount of scaling in consideration even of the wafer by the air cooling.

[発明の効果] 以上のように本発明においては、露光中に基板や基板保持部材が伸びた場合でも、高度な重ね合せ精度が得られる。 The present invention as described above Effect of the Invention], even when the elongation substrate and the substrate holding member during the exposure, high registration accuracy is obtained. また高精度のEGA方式を用いた露光が行えるため、ダイ・バイ・ダイ方式での露光に比較して、効率がよく、高いスループットが保証されるという利点を持つ。 Since capable of performing exposure using the EGA method of high accuracy, compared to the exposure of a die-by-die method, efficient, have the advantage of high throughput is guaranteed.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図は本発明の一実施例による露光装置の構成を示す図、第2図は第1図の露光装置を使って露光するのに好適なウエハの平面図、第3図はLIA系のアライメント原理を説明する図、第4〜第6図は本発明による露光位置の補正方法を説明する図である。 Shows the arrangement of Figure 1 is an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a preferred wafer to expose using an exposure apparatus of Figure 1, Figure 3 is the LIA system diagram for explaining the alignment principle, fourth to FIG. 6 is a diagram for explaining a method of correcting the exposure position according to the present invention. [主要部分の符号の説明] W……ウエハ、WS……ウエハステージ、 R……レチクル、SA……ショット領域、 6……照射量モニタ、7……ウエハホルダ、 20……主制御系、10……反射量モニタ [Main part of the code description] W ...... wafer, WS ...... wafer stage, R ...... reticle, SA ...... shot areas, 6 ...... irradiation monitor, 7 ...... wafer holder 20 ...... main control system, 10 ...... reflection amount monitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白石 直正 東京都品川区西大井1丁目6番3号 株 式会社ニコン大井製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−281425(JP,A) 特開 平2−86117(JP,A) 特開 平2−301123(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 G03F 9/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Naomasa Shiraishi Shinagawa-ku, Tokyo Nishioi 1-chome No. 6 No. 3 Co., Ltd. in the Nikon Ohi Plant (56) reference Patent Sho 63-281425 (JP, a) JP flat 2-86117 (JP, a) JP flat 2-301123 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 G03F 9/00

Claims (31)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光方法において、 前記マスクのパターンの像を投影して前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に、前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて、前記マスクのパターンと前記基板との位置関係を調整することを特徴とする露光方法。 [Claim 1] the image of the pattern of the mask are sequentially projected onto the substrate in step-and-repeat method, an exposure method for exposing a substrate, a step-and a substrate by projecting an image of the pattern of the mask while, are exposed with repeat method, an exposure method based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate, and adjusting the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask.
  2. 【請求項2】前記マスクのパターンと前記基板との位置関係の調整は、前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報と前記基板の反射率に基づいて行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の露光方法。 Wherein the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask adjustment, the claims, characterized in that it is performed based on the energy information and the reflectivity of the substrate as the exposure beam irradiated on the substrate range exposure method as set forth in claim 1, wherein.
  3. 【請求項3】前記基板上の複数のマークの位置情報を検出し、 該検出された位置情報に基づいて、前記基板上の複数のショット領域の位置情報をそれぞれ決定し、 前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報と前記決定された位置情報とに基づき前記マスクのパターンと前記基板との位置関係を調整して、前記基板上の複数のショット領域を順次露光することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の露光方法。 Wherein detecting the position information of a plurality of marks on the substrate, based on the detected position information, the position information of the plurality of shot areas on the substrate respectively determined, it is irradiated to the substrate patents that by adjusting the energy information of the exposure beam and a pattern of the mask based on said determined location information the positional relationship between the substrate, characterized by sequentially exposing a plurality of shot areas on the substrate the exposure method ranges paragraph 1 or 2 wherein the claim.
  4. 【請求項4】前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて、前記決定された複数のショット領域の位置情報をそれぞれ補正し、 前記マスクのパターンと前記基板との位置関係の調整は、前記補正された位置情報に従って前記基板を順次移動することによって行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の露光方法。 4. Based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate, the position information of the determined plurality of shot regions corrected respectively, adjustment of the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask is , the corrected exposure method claims paragraph 3, wherein the performed by sequentially moving the substrate according to the location information.
  5. 【請求項5】前記マスクのパターンと前記基板との位置関係の調整は、前記決定された位置情報に基づいて前記基板を順次移動するとともに、前記基板上に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて前記マスクを移動することによって行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の露光方法。 5. The adjustment of the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask, with sequentially moving the substrate based on the determined location information, the energy information of the exposure beam irradiated onto the substrate the exposure method claims paragraph 3, wherein the is performed by moving the mask based.
  6. 【請求項6】前記基板上のN番目(N≧2なる整数)のショット領域を露光するときに、前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて前記マスクのパターンと前記基板との位置関係を調整することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれか一項に記載の露光方法。 When exposing the shot area 6. N-th on the substrate (N ≧ 2 becomes an integer), the pattern and the substrate of the mask based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate the exposure method according to any one of the claims the items 1 to 5, wherein, characterized in that to adjust the positional relationship.
  7. 【請求項7】前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて、前記マスクのパターンの投影像の投影倍率を調整することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれか一項に記載の露光方法。 7. Based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate, of the claims paragraph 1 - paragraph 6, characterized in that for adjusting the projection magnification of the projection image of the pattern of the mask the exposure method according to any one.
  8. 【請求項8】前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて、前記マスクのパターンの投影像の歪みを調整することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第7項のいずれか一項に記載の露光方法。 8. Based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate, any of the claims paragraph 1 - paragraph 7, characterized in that to adjust the distortion of the projected image of the pattern of the mask the exposure method according to an item or.
  9. 【請求項9】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光方法において、 前記マスクのパターンの像を投影して前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形に応じて、前記マスクのパターンと前記基板との位置関係を調整することを特徴とする露光方法。 9. sequentially projected onto the substrate an image of the pattern of the mask in a step-and-repeat method, an exposure method for exposing a substrate, a step-and a substrate by projecting an image of the pattern of the mask - according to the deformation of the substrate caused during the exposure in repeat method, exposure method and adjusting the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask.
  10. 【請求項10】前記基板上のN番目(N≧2なる整数) 10. N-th on the substrate (N ≧ 2 becomes an integer)
    のショット領域を露光するときに、前記基板上の(N− When exposing the shot area, on the substrate (N-
    1)番目までのショット領域に対する露光によって生じる前記基板の変形に応じて、前記マスクのパターンと前記基板との位置関係を調整することを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の露光方法。 Depending on the deformation of the substrate caused by the exposure to the shot area of ​​up to 1) th exposure method according to paragraph 9 claims, characterized in that for adjusting the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask .
  11. 【請求項11】前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報と前記基板の反射率とに基づいて、前記基板上のN番目のショット領域を露光するときに、前記基板上の(N−1)番目までのショット領域に対する露光によって生じる前記基板の変形量を求め、該求められた変形量に応じて前記マスクのパターンと前記基板との位置関係を調整することを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載の露光方法。 11. Based on the reflectance of the substrate and the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate, when exposing the N-th shot area on the substrate, on the substrate (N-1 ) th to the calculated deformation amount of the substrate caused by the exposure to the shot area of ​​the claims, characterized in that for adjusting the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask according to the deformation amount obtained the the exposure method according to paragraph 10.
  12. 【請求項12】前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形に応じて、前記基板上に投影される前記マスクのパターンの投影像の投影倍率を調整することを特徴とする特許請求の範囲第9項〜第11項のいずれか一項に記載の露光方法。 12. Depending on the deformation of the substrate caused while exposing the substrate in step-and-repeat method, for adjusting the projection magnification of the projection image of the pattern of the mask to be projected on the substrate the exposure method according to any one of claims paragraph 9 to 11, wherein, characterized in that.
  13. 【請求項13】前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形に応じて、前記基板上に投影される前記マスクのパターンの像の歪みを調整することを特徴とする特許請求の範囲第9 Depending on 13. deformation of the substrate caused while exposing the substrate in step-and-repeat method, to adjust the distortion of the image of the pattern of the mask to be projected on the substrate the claims, characterized 9
    項〜第12項のいずれか一項に記載の露光方法。 The exposure method according to any one of claim to 12 wherein.
  14. 【請求項14】前記マスクのパターンと前記基板との位置関係の調整は、前記マスクと前記基板との相対回転を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第13項のいずれか一項に記載の露光方法。 14. Adjustment of the positional relationship between the pattern and the substrate of the mask is one of Claims paragraph 1 - paragraph 13, which comprises a relative rotation between the mask and the substrate the exposure method according to an item.
  15. 【請求項15】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光方法において、 前記マスクのパターンの像を投影して前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形に応じて、前記基板上に投影される前記マスクのパターンの投影像の投影倍率を調整することを特徴とすることを特徴とする露光方法。 15. The image of the pattern of the mask are sequentially projected onto the substrate in step-and-repeat method, an exposure method for exposing a substrate, a step-and a substrate by projecting an image of the pattern of the mask - according to the deformation of the substrate caused during the exposure in repeat system exposure, characterized in that said adjusting the projection magnification of the projection image of the pattern of the mask to be projected on the substrate Method.
  16. 【請求項16】前記基板上のN番目(N≧2なる整数) 16. N-th on the substrate (N ≧ 2 becomes an integer)
    のショット領域を露光するときに、前記基板上の(N− When exposing the shot area, on the substrate (N-
    1)番目までのショット領域に対する露光によって生じる前記基板の変形に応じて、前記マスクのパターンの投影像の投影倍率を調整することを特徴とする特許請求の範囲第15項に記載の露光方法。 Depending on the deformation of the substrate caused by the exposure to the shot area of ​​up to 1) th exposure method according to paragraph 15 claims, characterized in that for adjusting the projection magnification of the projection image of the pattern of the mask.
  17. 【請求項17】前記基板上のN番目(N≧2なる整数) 17. N-th on the substrate (N ≧ 2 becomes an integer)
    のショット領域を露光するときに、前記基板上の(N− When exposing the shot area, on the substrate (N-
    1)番目までのショット領域に対する露光によって変動した前記N番目のショット領域の大きさを検出し、その検出結果に基づいて前記又はマスクのパターンの投影像の投影倍率を調整することを特徴とする特許請求の範囲 Detecting the magnitude of said N-th shot area varied by exposure to the shot area of ​​up to 1) th, and adjusts the projection magnification of the projection image of the pattern of the or mask on the basis of the detection result the scope of the appended claims
    16項に記載の露光方法。 The exposure method according to 16 wherein.
  18. 【請求項18】前記マスクのパターンの投影像の投影倍率の調整は、前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第15項〜第17項のいずれか一項に記載の露光方法。 18. The method of claim 17, wherein adjusting the projection magnification of the projected image of the pattern of the mask, - paragraph 15 claims, characterized in that it is performed based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate 17 the exposure method according to any one of claims.
  19. 【請求項19】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光方法において、 前記マスクのパターンの像を投影して前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形に応じて、前記基板上に投影される前記マスクのパターンの像の歪みを調整することを特徴とする露光方法。 19. The image of the pattern of the mask are sequentially projected onto the substrate in step-and-repeat method, an exposure method for exposing a substrate, a step-and a substrate by projecting an image of the pattern of the mask - according to the deformation of the substrate caused during the exposure in repeat method, exposure method and adjusting the distortion of the image of the pattern of the mask to be projected on the substrate.
  20. 【請求項20】前記基板上のN番目(N≧2なる整数) 20. N-th on the substrate (N ≧ 2 becomes an integer)
    のショット領域を露光するときに、前記基板上の(N− When exposing the shot area, on the substrate (N-
    1)番目までのショット領域に対する露光によって生じる前記基板の変形に応じて、前記マスクのパターンの投影像の歪みを調整することを特徴とする特許請求の範囲第19項に記載の露光方法。 Depending on the deformation of the substrate caused by the exposure to the shot area of ​​up to 1) th exposure method according to paragraph 19 claims, characterized in that to adjust the distortion of the projected image of the pattern of the mask.
  21. 【請求項21】前記基板上のN番目(N≧2なる整数) 21. N-th on the substrate (N ≧ 2 becomes an integer)
    のショット領域を露光するときに、前記基板上の(N− When exposing the shot area, on the substrate (N-
    1)番目までのショット領域に対する露光によって変動した前記N番目のショット領域の歪みを検出し、その検出結果に基づいて前記マスクのパターンの投影像の歪みを調整することを特徴とする特許請求の範囲第20項に記載の露光方法。 Detecting a distortion of the N-th shot area varied by exposure to the shot area of ​​up to 1) th, the claims, characterized in that to adjust the distortion of the projected image of the pattern of the mask based on the detection result range exposure method according to paragraph 20.
  22. 【請求項22】前記マスクのパターンの投影像の歪みの調整は、前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報に基づいて行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第19項〜第21のいずれか一項に記載の露光方法。 22. distortion of the projected image of the pattern of the mask adjustment, the claims, characterized in that it is performed based on the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate range of paragraph 19, second 21 the exposure method according to any one.
  23. 【請求項23】特許請求の範囲第1項〜第22項のいずれか一項に記載の露光方法を用いる素子製造方法。 23. A device manufacturing method using the exposure method according to any one of the claims paragraph 1 - paragraph 22.
  24. 【請求項24】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光装置において、 前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報を計測する計測手段と、 前記計測手段で計測されるエネルギー情報に基づいて前記マスクと前記基板との位置関係を調整するアライメント装置と、 を備えたことを特徴とする露光装置。 24. projecting a pattern image of the mask in sequence on the substrate in step-and-repeat method, an exposure apparatus for exposing a substrate, measuring means for measuring the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate When the exposure apparatus being characterized in that and a alignment device for adjusting the positional relationship between the substrate and the mask based on the energy information measured by said measuring means.
  25. 【請求項25】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光装置において、 前記マスクのパターンの像を投影して前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形量を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出される前記基板の変形量に応じて前記マスクと前記基板との位置関係を調整するアライメント装置と、 を備えたことを特徴とする露光装置。 25. The image of the pattern of the mask are sequentially projected onto the substrate in step-and-repeat method, an exposure apparatus for exposing a substrate, a step-and a substrate by projecting an image of the pattern of the mask a detecting means for the detecting the amount of deformation of the substrate caused during repeat system is exposed in-adjusts the positional relationship between the substrate and the mask in accordance with the deformation amount of the substrate detected by said detecting means exposure apparatus comprising: the alignment device.
  26. 【請求項26】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光装置において、 前記マスクのパターンの像を投影して前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形量を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出される前記基板の変形量に応じて前記基板上に投影される前記マスクのパターンの投影像の大きさを調整する調整手段と、 を備えたことを特徴とする露光装置。 26. The image of the pattern of the mask are sequentially projected onto the substrate in step-and-repeat method, an exposure apparatus for exposing a substrate, a step-and a substrate by projecting an image of the pattern of the mask a detecting means for the detecting the amount of deformation of the substrate caused during repeat system is exposed in-, depending on the amount of deformation of the substrate detected by the detection means of the pattern of the mask projected onto the substrate exposure apparatus characterized by comprising an adjustment means for adjusting the size of the projected image, the.
  27. 【請求項27】マスクのパターンの像をステップ・アンド・リピート方式で順次基板上に投影し、前記基板を露光する露光装置において、 前記マスクのパターンの像を投影して前記基板をステップ・アンド・リピート方式で露光している間に生じる前記基板の変形量を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出される前記基板の変形量に応じて前記基板上に投影される前記マスクのパターンの投影像の歪みを調整する調整手段と、 を備えたことを特徴とする露光装置。 27. The image of the pattern of the mask are sequentially projected onto the substrate in step-and-repeat method, an exposure apparatus for exposing a substrate, a step-and a substrate by projecting an image of the pattern of the mask a detecting means for the detecting the amount of deformation of the substrate caused during repeat system is exposed in-, depending on the amount of deformation of the substrate detected by the detection means of the pattern of the mask projected onto the substrate exposure apparatus characterized by comprising an adjustment means for adjusting the distortion of the projected image, the.
  28. 【請求項28】前記基板に照射される露光ビームのエネルギー情報を計測する計測手段をさらに備え、 前記検出手段は、前記計測手段で計測されたエネルギー情報に基づいて前記基板の変形量を検出することを特徴とする特許請求の範囲第25項〜第27項のいずれか一項に記載の露光装置。 28. further comprising a measuring means for measuring the energy information of the exposure beam irradiated on the substrate, wherein the detecting means detects the amount of deformation of the substrate based on the energy information measured by said measuring means it exposure apparatus according to any one of claims paragraph 25 - paragraph 27, wherein.
  29. 【請求項29】前記検出手段は、前記基板上の(N− 29. The detection means, on the substrate (N-
    1)番目(N≧2なる整数)までのショット領域に対する露光によって変動した、前記基板上のN番目のショット領域の大きさを、前記計測手段で計測されたエネルギー情報に基づいて検出することを特徴とする特許請求の範囲第28項に記載の露光装置。 1) th (varied by exposure to the shot regions N to ≧ 2 becomes an integer), the size of the N-th shot area on the substrate, to detect based on the energy information measured by said measuring means the exposure apparatus according to a range Section 28 of the claims, characterized.
  30. 【請求項30】前記検出手段は、前記基板上の(N− 30. The detection means, on the substrate (N-
    1)番目(N≧2なる整数)までのショット領域に対する露光によって変動した、前記基板上のN番目のショット領域の歪みを、前記計測手段で計測されたエネルギー情報に基づいて検出することを特徴とする特許請求の範囲第28項に記載の露光装置。 1) th (varied by exposure to the shot regions N to ≧ 2 becomes an integer), the distortion of the N-th shot area on the substrate, characterized by detecting, based on said measurement means energy information measured by claims directed to the exposure apparatus according to Clause 28.
  31. 【請求項31】特許請求の範囲第24項〜第30項のいずれか一項に記載の装置を用いる素子製造方法。 31. A device manufacturing method using the apparatus according to any one of Claims 24 through Section paragraph 30.
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