JP3193549B2 - Exposure method and apparatus - Google Patents

Exposure method and apparatus

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JP3193549B2 JP31113493A JP31113493A JP3193549B2 JP 3193549 B2 JP3193549 B2 JP 3193549B2 JP 31113493 A JP31113493 A JP 31113493A JP 31113493 A JP31113493 A JP 31113493A JP 3193549 B2 JP3193549 B2 JP 3193549B2
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    • 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

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

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造等に用いる
露光方法およびその装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and apparatus for use in semiconductor manufacturing and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化に伴って半導
体を露光する露光装置の高精度化が進み、特に、露光さ
れるウエハ等基板(以下、「基板」という。)とマスク
の間の位置合わせの精度や露光光の光軸に対するマスク
の垂直度は、マスクパターンの転写焼付けの精度に大き
く影響するものでありこれらを向上させるために様々な
工夫がなされている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, the accuracy of an exposure apparatus for exposing a semiconductor has been improved, and in particular, a space between a substrate such as a wafer to be exposed (hereinafter, referred to as a "substrate") and a mask. The precision of the alignment and the perpendicularity of the mask to the optical axis of the exposure light greatly affect the precision of the transfer printing of the mask pattern, and various measures have been made to improve these.

【0003】一般に、基板とマスクの位置合わせを行う
アライメント光学系は、予めアライメント光がマスクに
対して所定の角度で入射するように設定されており、ア
ライメント光学系によって基板とマスクの間の位置合わ
せを行う前には、マスクが露光光の光軸に対して垂直に
なるように露光室全体の姿勢を調節する作業が必要であ
る。
In general, an alignment optical system for aligning a substrate and a mask is set in advance so that alignment light is incident on the mask at a predetermined angle, and the alignment optical system is used to adjust the position between the substrate and the mask. Before the alignment, it is necessary to adjust the attitude of the entire exposure chamber so that the mask is perpendicular to the optical axis of the exposure light.

【0004】図9は荷電粒子蓄積リング放射光(以下、
「SR−X線」という。)を露光光とする露光装置の一
般例を示すもので、これは、架台101aに支持された
露光室101と、該露光室101に、図示しない荷電粒
子蓄積リングの発光点から引出されたSR−X線L0
導入するためのビームダクト101bと、これに対して
開口する露光室101の開口101cに設けられたベリ
リウム窓101dと、露光室101の内壁と一体である
支持枠102に支持されたアライメント光学系103お
よびマスクホルダ104と、露光室101内において基
板W0 の位置決めを行う公知の位置決めステージ105
を有し、露光室101の姿勢を調節する姿勢調節装置1
06は、架台101a上において露光室101全体を架
台101aに垂直な一軸(以下、「y軸」という。)の
まわりに回転させる回転装置106aと、架台101a
と床面との間に設けられた複数の脚台106bからな
り、各脚台106bの長さを調節することで露光室10
1全体の高さとともにy軸に垂直な一軸(以下、「x
軸」という。)のまわりの回転角度を調節できるように
構成されている。また、位置決めステージ105は、こ
れに保持された基板W0を吸着保持する吸着チャック1
05aの側傍でSR−X線L0 の強度を検出するX線強
度センサ107を有する。
FIG. 9 shows a charged particle storage ring radiation (hereinafter, referred to as “charged particle storage ring”).
It is called "SR-X-ray". 1) shows a general example of an exposure apparatus that uses exposure light as an exposure light. The exposure apparatus 101 includes an exposure chamber 101 supported by a gantry 101a, and an exposure chamber 101 provided with an SR drawn from a light emitting point of a charged particle storage ring (not shown). a beam duct 101b for introducing -X lines L 0, and the beryllium window 101d provided in the opening 101c of the exposure chamber 101 which opens the contrary, supported by the support frame 102 is an inner wall integral with the exposure chamber 101 Alignment optical system 103 and mask holder 104, and known positioning stage 105 for positioning substrate W 0 in exposure chamber 101.
Adjusting device 1 for adjusting the attitude of exposure chamber 101
Reference numeral 06 denotes a rotating device 106a for rotating the entire exposure chamber 101 on the gantry 101a around one axis (hereinafter, referred to as a "y-axis") perpendicular to the gantry 101a, and the gantry 101a.
And a plurality of legs 106b provided between the floor and the floor.
1 along with the entire height, one axis perpendicular to the y-axis (hereinafter “x
Axis. ) Can be adjusted. Further, the positioning stage 105 is a suction chuck 1 that suctions and holds the substrate W 0 held thereon.
There is an X-ray intensity sensor 107 that detects the intensity of the SR-X-ray L 0 near the side of 05a.

【0005】SR−X線L0 による基板W0 の露光を開
始する前には、アライメント光学系103によって基板
0 とマスクホルダ104に保持されたマスクM0 の間
の位置ずれを検出して基板W0 とマスクの位置合わせを
行うが、その前に、SR−X線L0 の光軸に対してマス
クM0 の表面が垂直になるように露光室101の姿勢
(ωx,ωy)を調節する必要がある。
[0005] Before starting the exposure of the substrate W 0 by SR-X-ray L 0 is to detect the positional deviation between the mask M 0, which is held by the substrate W 0 and the mask holder 104 by the alignment optical system 103 Before the alignment of the mask with the substrate W 0 , the posture (ωx, ωy) of the exposure chamber 101 is changed so that the surface of the mask M 0 is perpendicular to the optical axis of the SR-X-ray L 0. Need to adjust.

【0006】従来、この作業は、マスクホルダ104に
マスクM0 の替わりに一対のピンホールを有するピンホ
ール部材を装着し、SR−X線L0 を照射しながら姿勢
調節装置106によって露光室101の姿勢を変化させ
て両ピンホールを通過したSR−X線L0 がX線強度セ
ンサ107に入射する姿勢を見つけ、その姿勢に露光室
101を固定することによって行われていた(特開平2
−72611号公報、特開平4−350923号公報参
照。)なお、露光光であるSR−X線L0 の光軸がマス
クM0 に垂直でない場合には、前記光軸に対するマスク
表面の法線の傾斜角度に比例する転写ずれが発生する。
すなわち、図10に示すように、一般に基板W0 は前記
工程によって形成されたウエハパターンWPの上にレジ
スト膜Rを有し、マスクM0 のマスクパターンMPはウ
エハパターンWP上に重ねて転写される。露光光である
SR−X線L0の光軸O0 がマスクM0 の法線方向に対
してy軸のまわりにΔωyだけずれているとき、マスク
パターンMPがウエハパターンWP上においてx軸方向
にΔxoだけずれて転写され、その転写ずれΔxoは以
下のように求められる。
Conventionally, this operation is fitted with a pin-hole member having a pair of pin holes in place of the mask M 0 in the mask holder 104, the exposure chamber 101 by the attitude adjustment device 106 while applying SR-X-ray L 0 SR-X-ray L 0 the orientation by changing the passing through both pinholes finds the posture entering the X-ray intensity sensor 107, was done by fixing the exposure chamber 101 to the position (JP-2
-72611 and JP-A-4-350923. If the optical axis of the exposure light SR-X-ray L 0 is not perpendicular to the mask M 0 , a transfer displacement proportional to the inclination angle of the normal to the mask surface with respect to the optical axis occurs.
That is, as shown in FIG. 10, the substrate W 0 generally has a resist film R on the wafer pattern WP formed by the above-described process, and the mask pattern MP of the mask M 0 is transferred over the wafer pattern WP. You. When the optical axis O 0 of the SR-X-ray L 0 , which is the exposure light, is shifted by Δωy around the y-axis with respect to the normal direction of the mask M 0 , the mask pattern MP moves in the x-axis direction on the wafer pattern WP. Is transferred by Δxo, and the transfer deviation Δxo is obtained as follows.

【0007】Δxo=G・Δωy ここでG:基板W0 とマスクM0 のプロキシミティギャ
ップ(離間距離) 同じく、SR−X線L0 の光軸O0 がマスクM0 の法線
方向に対してx軸のまわりにΔωxだけずれていると
き、y軸方向の転写ずれΔyoも以下のように表わされ
る。
[0007] Δxo = G · Δωy where G: substrate W 0 and the proximity gap (distance) of the mask M 0 Similarly, the optical axis O 0 of SR-X-ray L 0 is with respect to the normal direction of the mask M 0 When it is shifted around the x-axis by Δωx, the transfer shift Δyo in the y-axis direction is also expressed as follows.

【0008】Δyo=G・Δωx 一例として、プロキシミティギャップG=30μm、S
R−X線L0 の光軸の傾きΔωy=0.5mradであ
ったとすれば、x軸方向の転写ずれΔxoは0.015
μmとなり、これは、線幅0.25μm、重合わせ精度
0.06μmの精度が要求される256MDRAMプロ
セスにおいては許容できない。加えて、前述のように、
アライメント光学系103は予めアライメント光A0
マスクM0 に対して所定の角度で入射するように設定さ
れているため、SR−X線L0 の光軸O0 がマスクM0
の表面に垂直でない場合にはアライメント光学系103
による基板W0 の位置ずれの検出にも著しい誤差を発生
する。そこで、アライメント光学系103による位置合
わせの前に露光室101の姿勢を調節する作業を行うの
が一般的である。
Δyo = G · Δωx As an example, the proximity gap G = 30 μm, S
Assuming that the inclination Δωy of the optical axis of the RX line L 0 is 0.5 mrad, the transfer deviation Δxo in the x-axis direction is 0.015
μm, which is unacceptable in a 256 MDRAM process requiring a line width of 0.25 μm and an overlay accuracy of 0.06 μm. In addition, as mentioned above,
Since the alignment optical system 103 is set in advance so that the alignment light A 0 is incident on the mask M 0 at a predetermined angle, the optical axis O 0 of the SR-X-ray L 0 is set to the mask M 0
If it is not perpendicular to the surface of the
Generating a significant error in the detection of positional deviation of the substrate W 0 by. Therefore, before the alignment by the alignment optical system 103, an operation of adjusting the attitude of the exposure chamber 101 is generally performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、SR−X線を照射しながらSR−X線
がピンホール部材の両ピンホールを通過してX線強度セ
ンサによって検出されるまで露光室の姿勢を手さぐりで
様々に変化させる工程が必要であるため作業時間が長く
なる。
However, according to the above-mentioned prior art, while irradiating SR-X-rays, the SR-X-rays pass through both pinholes of the pinhole member and are detected by the X-ray intensity sensor. Until the process of variously changing the posture of the exposure chamber by hand is required, the work time becomes long.

【0010】本発明は上記従来の技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、露光光の光軸に対する露光
室の姿勢を高精度で迅速に調節できる露光方法およびそ
の装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides an exposure method and apparatus capable of quickly and accurately adjusting the position of an exposure chamber with respect to the optical axis of exposure light. It is intended for.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の露光方法は、開口を有するマスクを露光室内
のマスクホルダにより保持する工程と、前記開口を通過
した照明光を前記開口から前記マスクと垂直な軸に沿っ
て離間した前記マスクと平行な平面内で受光し、その受
光位置を検出する工程と、検出された受光位置に基づい
て前記軸の前記照明光の光軸に対する傾斜角度を算出
る工程と、算出された傾斜角度に基づいて、前記光軸に
対する前記マスクの垂直度を調整する工程とを有するこ
とを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an exposure method comprising the steps of: holding a mask having an opening by a mask holder in an exposure chamber; Receiving light in a plane parallel to the mask and separated along an axis perpendicular to the mask, detecting the light receiving position, and tilting the axis with respect to the optical axis of the illumination light based on the detected light receiving position Calculating an angle, based on the calculated inclination angle,
Adjusting the verticality of the mask with respect to the mask .

【0012】また、本発明の露光装置は、露光室のマス
クホルダに装着自在な開口を有するマスクと、前記マス
クに設けられた前記開口を通過した照明光を該マスクと
垂直な軸に沿って離間した前記マスクと平行な平面内で
受光し、その受光位置を検出する検出手段と、検出した
受光位置に基づいて前記照明光の光軸に対する傾斜角度
を算出し、算出した傾斜角度に基づいて前記光軸に対す
る前記マスクの垂直度の調整を行なうための調整手段と
を有することを特徴とする。
Further, the exposure apparatus of the present invention comprises a mask having an opening which can be attached to a mask holder in an exposure chamber, and illuminating light passing through the opening provided in the mask along an axis perpendicular to the mask. received in spaced within the mask and parallel to the plane, a detecting means for detecting the light receiving position, the detected
An inclination angle of the illumination light with respect to an optical axis based on a light receiving position
Is calculated, and with respect to the optical axis based on the calculated inclination angle.
Adjusting means for adjusting the verticality of the mask .

【0013】[0013]

【作用】上記方法によれば、露光室のマスクホルダにピ
ンホール等の開口を有するマスクを保持し、これに照明
光を照射して前記開口を通過した照明光をマスクと垂直
な軸に沿って離間した前記マスクと平行な平面内で受光
し、その受光位置を検出する。検出された受光位置を、
照明光の光軸が前記軸に対して平行である場合と比較し
て、その偏差を求め、該偏差から前記軸の照明光の光
軸に対する傾斜角度を算出する算出された傾斜角度に
基づいて露光室の姿勢を調節することで、マスクの垂直
を迅速に調節できる。また、開口と所定の平面の離間
距離を大きくすれば、より一層精度を向上させることが
容易である。
According to the above method, a mask having an opening such as a pinhole is held in a mask holder in an exposure chamber, and illumination light is applied to the mask and the illumination light passing through the opening is transferred along an axis perpendicular to the mask. The light is received within a plane parallel to the mask that has been separated away, and its light receiving position is detected. The detected light receiving position is
Compared to the case where the optical axis of the illumination light is parallel to said axis, Searching for the deviation, it calculates a tilt angle with respect to the optical axis of the illumination light of the shaft from the deviation. By adjusting the attitude of the exposure chamber based on the calculated tilt angle, the vertical
The degree can be adjusted quickly. Further, if the distance between the opening and the predetermined plane is increased, it is easy to further improve the accuracy.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の実施例を図面に基いて説明する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】図1は第1実施例による露光装置を示す模
式断面図であって、これは、架台1aに支持された露光
室1と、該露光室1に、図示しない荷電粒子蓄積リング
の発光点から引出された荷電粒子蓄積リング放射光であ
るSR−X線L1 を導入するためのビームダクト1b
と、これに対して開口する露光室1の開口1cに設けら
れたベリリウム窓1dと、露光室1の内壁と一体である
支持枠2に支持されたアライメント光学系3およびマス
クホルダ4と、吸着チャック5aにウエハW1 を吸着し
てその位置決めを行う公知の位置決めステージ5を有
し、露光室1の姿勢を調節することで、マスクの垂直度
を調整する調整手段である姿勢調節装置6は、架台1a
上において露光室1全体を架台1aに垂直な一軸(以
下、「y軸」という。)のまわりに回転させる回転装置
6aと、架台1aと床面との間に設けられた複数の脚台
6bからなり、各脚台6bの長さを調節することで露光
室1全体の高さとともにy軸に垂直な一軸(以下、「x
軸」という。)のまわりの回転角度を調節する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an exposure apparatus according to a first embodiment, which includes an exposure chamber 1 supported on a gantry 1a, and a light-emitting device (not shown) that emits light from a charged particle storage ring. beam duct 1b for introducing the SR-X-ray L 1 is a charged particle storage ring synchrotron drawn from point
A beryllium window 1d provided in an opening 1c of the exposure chamber 1 which is open thereto, an alignment optical system 3 and a mask holder 4 supported by a support frame 2 integral with the inner wall of the exposure chamber 1, A known positioning stage 5 for attracting and positioning the wafer W 1 on the chuck 5 a is provided, and by adjusting the attitude of the exposure chamber 1 , the verticality of the mask is adjusted.
Posture adjusting device 6 as an adjusting means for adjusting
A rotating device 6a for rotating the entire exposure chamber 1 around one axis (hereinafter, referred to as "y-axis") perpendicular to the gantry 1a, and a plurality of legs 6b provided between the gantry 1a and the floor surface. By adjusting the length of each footrest 6b, one axis perpendicular to the y-axis (hereinafter referred to as “x
Axis. Adjust the rotation angle around).

【0016】位置決めステージ5はx軸方向およびy軸
方向に移動することで、ウエハW1の位置決めを行うも
のであり、吸着チャック5aの側傍には検出手段である
X線強度センサ7とアライメントマーク8a(図2に示
す)を有する基準部材8が設けられている。マスクホル
ダ4はx軸およびy軸に垂直な所定の軸であるz軸に垂
直にマスクM1 を保持するもので、ウエハW1 を露光光
であるSR−X線L1によって露光するに際しては、ア
ライメント光学系3によってマスクM1 とウエハW1
間の位置ずれを検出し、検出された位置ずれに基づいて
位置決めステージ5を駆動してマスクM1 とウエハW1
の位置合わせを行うが、その前に、SR−X線L1 の光
軸がマスクM1 に垂直になるように露光室1の姿勢を調
節しなければならない。
The positioning stage 5 by moving the x-axis and y-axis directions, which performs positioning of the wafer W 1, aligned with the X-ray intensity sensor 7 is detecting means on the side near the suction chuck 5a A reference member 8 having a mark 8a (shown in FIG. 2) is provided. The mask holder 4 holds the mask M 1 perpendicularly to the z-axis which is a predetermined axis perpendicular to the x-axis and the y-axis. When exposing the wafer W 1 with SR-X-rays L 1 which is exposure light, The alignment optical system 3 detects a displacement between the mask M 1 and the wafer W 1 , and drives the positioning stage 5 based on the detected displacement to drive the mask M 1 and the wafer W 1.
While performing the alignment, before that, the optical axis of SR-X-ray L 1 must adjust the attitude of the exposure chamber 1 so as to be perpendicular to the mask M 1.

【0017】この作業は、図2に示すように、マスクホ
ルダ4にマスクM1 の替わりに開口を有するマスクであ
るピンホールマスク9を装着し、X線強度センサ7を用
いてSR−X線L1 の光軸の傾斜角度を検出し、姿勢調
節装置6によって露光室1の姿勢を調節することによっ
て行われる。
[0017] This task, as shown in FIG. 2, the pinhole mask 9 is a mask having an opening in the mask holder 4 instead of the mask M 1 is mounted, SR-X-ray using an X-ray intensity sensor 7 This is performed by detecting the inclination angle of the optical axis of L 1 and adjusting the attitude of the exposure chamber 1 by the attitude adjusting device 6.

【0018】ピンホールマスク9はその中央に開口であ
るピンホール9aを有し、X線強度センサ7は位置決め
ステージ5とともにx軸方向およびy軸方向に移動自在
であり、X線強度センサ7の受光面は開口であるピンホ
ール10aを有する第2の開口部材であるアパーチャ部
材10によって覆われており、前記ピンホール10aを
通過した光のみを検出する。まず、X線強度センサ7が
ピンホールマスク9のピンホール9aを垂直に通過した
光を検出する位置(以下、「原点位置」という。)に位
置決めステージ5を移動させる。照明光であるSR−X
線L1 をピンホールマスク9に照射しながら位置決めス
テージ5の駆動によってxy平面に平行な所定の平面内
でX線強度センサ7を移動させ、ピンホールマスク9の
ピンホール9aを通過したSR−X線L1 をX線強度セ
ンサ7が受光する受光位置を見つけ、このときの原点位
置に対するx軸方向およびy軸方向の偏差Δx,Δyを
求める。次いでSR−X線L1 の光軸に対する露光室1
の傾斜角度ωx,ωyを以下の式に基づいて算出する。
The pinhole mask 9 has a pinhole 9a which is an opening at the center thereof. The X-ray intensity sensor 7 is movable with the positioning stage 5 in the x-axis direction and the y-axis direction. The light receiving surface is covered with an aperture member 10 as a second opening member having a pinhole 10a as an opening, and detects only light passing through the pinhole 10a. First, the positioning stage 5 is moved to a position where the X-ray intensity sensor 7 detects light that has passed vertically through the pinhole 9a of the pinhole mask 9 (hereinafter, referred to as “origin position”). SR-X which is illumination light
Moving the X-ray intensity sensor 7 within a predetermined plane parallel to the xy plane by the drive of the positioning stage 5 while irradiating the line L 1 in the pinhole mask 9, passed through the pin hole 9a of the pinhole mask 9 SR- the X-ray L 1 finds the light receiving position where the X-ray intensity sensor 7 is received, x-axis direction and the y-axis direction of the deviation Δx relative to the origin position at this time to determine the [Delta] y. Then the exposure chamber with respect to the optical axis of SR-X-ray L 1 1
Are calculated based on the following equation.

【0019】 ωx=Δy/D・・・・・(1) ωy=Δx/D・・・・・(2) ここで、D:ピンホールマスク9のピンホール9aとX
線強度センサ7の受光面の離間距離 このようにして検知された傾斜角度ωx,ωyに基づい
て、姿勢調節装置6を駆動し露光室1のz軸方向とSR
−X線L1 の光軸が平行になるように調節する。
Ωx = Δy / D (1) ωy = Δx / D (2) where D: pinholes 9 a and X of pinhole mask 9
Distance between the light receiving surface of the line intensity sensor 7 Based on the inclination angles ωx and ωy detected in this manner, the attitude adjusting device 6 is driven to move the exposure chamber 1 in the z-axis direction and SR.
The optical axis of the -X-ray L 1 is adjusted so as to be parallel.

【0020】本実施例によれば、X線強度センサを移動
させてSR−X線を検出して露光室の傾斜角度を求めた
上で姿勢調節装置を駆動するものであるため、露光室全
体の傾斜角度を様々に変化させながら手さぐりでSR−
X線の光軸と露光室のz軸方向が平行になる姿勢を見つ
ける場合に比べて作業が簡単である。また、離間距離D
を大きくすれば、微小な傾斜角度まで検出することが容
易である。
According to the present embodiment, since the X-ray intensity sensor is moved to detect SR-X-rays, the inclination angle of the exposure chamber is obtained, and the attitude adjusting device is driven, the entire exposure chamber is driven. The SR-
The work is simpler than finding a posture in which the optical axis of the X-ray is parallel to the z-axis direction of the exposure chamber. Also, the separation distance D
If is increased, it is easy to detect even a small inclination angle.

【0021】例えば、ピンホールマスク9のピンホール
9aとX線強度センサ7の受光面の離間距離D=50m
m、ピンホールマスク9とアパーチャ部材10のピンホ
ール9a,10aの直径がそれぞれ5μmである場合、
前記傾斜角度ωx,ωyは0.1mradの分解能で検
出することができる。なお、ピンホールの直径が小さい
ほど、露光室の傾斜角度を検出する作業は困難になるの
で、予め、例えば直径50μmの大径のピンホールを有
する第2のピンホールマスクを用いて前記傾斜角度を大
まかに検出しておくのが望ましい。
For example, the distance D between the pinhole 9a of the pinhole mask 9 and the light receiving surface of the X-ray intensity sensor 7 is D = 50 m.
m, the diameter of each of the pinholes 9a, 10a of the pinhole mask 9 and the aperture member 10 is 5 μm,
The inclination angles ωx and ωy can be detected with a resolution of 0.1 mrad. Note that the smaller the diameter of the pinhole, the more difficult the operation of detecting the inclination angle of the exposure chamber becomes. Is desirably roughly detected.

【0022】また、図3に示すように、ピンホールマス
ク9のピンホール9aのまわりにアライメントマーク1
9bを設けておけば、これを用いて位置決めステージ5
とピンホールマスク9の平行度等を検出し、X線強度セ
ンサ7の出力を補正することで一層精度を向上させるこ
とができる。
As shown in FIG. 3, the alignment mark 1 is formed around the pinhole 9a of the pinhole mask 9.
9b, the positioning stage 5
By detecting the parallelism and the like of the pinhole mask 9 and correcting the output of the X-ray intensity sensor 7, the accuracy can be further improved.

【0023】さらに、図4に示すように、ピンホールマ
スク9のピンホール9aのまわりに複数の第2のピンホ
ール29bを設けておけば、これを用いて露光領域の周
辺のランアウト量を測定することもできる。
Further, as shown in FIG. 4, if a plurality of second pinholes 29b are provided around the pinhole 9a of the pinhole mask 9, the runout amount around the exposure area is measured using this. You can also.

【0024】また、アパーチャ部材によって受光面を覆
ったX線強度センサの替わりに、公知の4分割X線ディ
テクタを用いてもよいし、このようにX線強度センサや
4分割X線ディテクタを位置決めステージの駆動によっ
て移動させる替わりに、公知のCCDカメラやPSD等
の位置センサを所定位置に固定し、これらの出力をコン
ピュータで処理することによってピンホール部材のピン
ホールを通過したSR−X線の受光位置を検出すれば、
より一層迅速に露光室の姿勢を検出できる。
In place of the X-ray intensity sensor whose light-receiving surface is covered by the aperture member, a known four-division X-ray detector may be used, and the X-ray intensity sensor and the four-division X-ray detector may be positioned in this manner. Instead of moving the stage by driving the stage, a known position sensor such as a CCD camera or a PSD is fixed at a predetermined position, and the output of the position sensor is processed by a computer so that the SR-X-ray passing through the pinhole of the pinhole member can be used. If the light receiving position is detected,
The attitude of the exposure chamber can be detected more quickly.

【0025】一例として、PSDの一分解能が1μmで
ある場合、PSDとピンホールマスクの離間距離が1m
m以上あれば角度分解能は0.1mradまで向上でき
る。
As an example, when one resolution of the PSD is 1 μm, the distance between the PSD and the pinhole mask is 1 m.
If m or more, the angular resolution can be improved to 0.1 mrad.

【0026】図5は、第2実施例による開口部材である
ピンホールマスクと第2の開口部材であるX線強度セン
サのアパーチャ部材のみを示すもので、本実施例のピン
ホールマスク39は第1実施例のピンホール9aの替わ
りにチェッカー模様の開口39aを有し、X線強度セン
サのアパーチャ部材40もこれと同一のチェッカー模様
の開口40aを有する。
FIG. 5 shows only a pinhole mask which is an aperture member according to the second embodiment and an aperture member of an X-ray intensity sensor which is a second aperture member. Instead of the pinhole 9a of one embodiment, the aperture 39a has a checker pattern, and the aperture member 40 of the X-ray intensity sensor also has the same checker pattern opening 40a.

【0027】第1実施例と同様にピンホールマスク39
を露光室に装着し、SR−X線を照射してX線強度セン
サを原点位置からx軸方向およびy軸方向に走査させて
それぞれの方向でX線強度センサの出力が最大になる位
置を検出し、原点位置からの偏差Δx,Δyを求める。
本実施例によればピンホールマスク39のチェッカー模
様の開口39aを通過したSR−X線はアパーチャ部材
40のチェッカー模様の開口40aを通って検出される
ため、x軸方向およびy軸方向のうちの一方の方向にX
線強度センサを走査させたときの出力の変化から他方の
方向の偏差を推定できる。
In the same manner as in the first embodiment, the pinhole mask 39 is used.
Is mounted in the exposure room, and the X-ray intensity sensor is irradiated with SR-X-rays to scan the x-axis direction and the y-axis direction from the origin position, and the position where the output of the x-ray intensity sensor becomes maximum in each direction is determined. Then, deviations Δx and Δy from the origin position are obtained.
According to this embodiment, the SR-X-rays that have passed through the checker-patterned openings 39a of the pinhole mask 39 are detected through the checker-patterned openings 40a of the aperture member 40. X in one direction of
A deviation in the other direction can be estimated from a change in output when the line intensity sensor is scanned.

【0028】一例として、ピンホールマスク39のチェ
ッカー模様の開口39aおよびアパーチャ部材40のチ
ェッカー模様の開口40aの全体が一辺2mmの正方形
であり、ピンホールマスク39とアパーチャ部材40の
離間距離が50mmであるとき、y軸方向の偏差Δyが
ゼロであればX線強度センサをx軸方向に走査させたと
きのX線強度センサの出力は図6の実線で示すグラフ
(a)となり、前記偏差Δyが0.5mmであれば破線
で示すグラフ(b)となり、また、前記偏差Δyが0.
25mmであれば一点鎖線で示すグラフ(c)となる。
このように、一方の方向にX線強度センサを走査させた
ときの出力の変化のパターンから他方の方向の偏差を推
定できるため、X線強度センサの走査回数を大きく低減
できる。
As an example, the entirety of the checker pattern opening 39a of the pinhole mask 39 and the checker pattern opening 40a of the aperture member 40 is a square having a side of 2 mm, and the distance between the pinhole mask 39 and the aperture member 40 is 50 mm. At some point, if the deviation Δy in the y-axis direction is zero, the output of the X-ray intensity sensor when the X-ray intensity sensor is scanned in the x-axis direction becomes a graph (a) shown by a solid line in FIG. Is 0.5 mm, a graph (b) shown by a broken line is obtained.
If it is 25 mm, a graph (c) shown by a one-dot chain line is obtained.
As described above, since the deviation in the other direction can be estimated from the pattern of the output change when the X-ray intensity sensor is scanned in one direction, the number of scans of the X-ray intensity sensor can be greatly reduced.

【0029】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施例を説明する。図7は微小デバイ
ス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CC
D、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフロ
ーを示す。ステップ101(回路設計)では半導体デバ
イスの回路設計を行う。ステップ102(マスク製作)
では設計した回路パターンを形成したマスクを製作す
る。一方、ステップ103(ウエハ製造)ではシリコン
等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ104
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエ
ハ上に実際の回路を形成する。次のステップ105(組
立)は後工程と呼ばれ、ステップ104によって作製さ
れたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、ア
ッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケ
ージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ
106(検査)ではステップ105で作製された半導体
デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これ
が出荷(ステップ107)される。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 7 shows a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel, a CC)
D, thin-film magnetic head, micromachine, etc.). In step 101 (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed. Step 102 (mask production)
Then, a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 103 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 104
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 105 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer prepared in step 104, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 106 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 105 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 107).

【0030】図8は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ111(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ112(CVD)ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ113(電極形成)ではウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ114
(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステ
ップ115(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布
する。ステップ116(露光)では上記説明した露光装
置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光す
る。ステップ117(現像)では露光したウエハを現像
する。ステップ118(エッチング)では現像したレジ
スト像以外の部分を削り取る。ステップ119(レジス
ト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによ
って、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本
実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった
高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
FIG. 8 shows a detailed flow of the wafer process. Step 111 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 112 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. In step 113 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. Step 114
In (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 115 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 116 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed onto the wafer by exposure using the above-described exposure apparatus. In step 117 (developing), the exposed wafer is developed. In step 118 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 119 (resist removal), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been conventionally difficult to manufacture.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0032】露光光の光軸に対する露光室の姿勢を高精
度で迅速に調節できる。その結果、露光光に対するマス
クの垂直度等の調節が容易であり、転写ずれが少なくて
生産性の高い露光装置を実現できる。
The attitude of the exposure chamber with respect to the optical axis of the exposure light can be quickly adjusted with high precision. As a result, it is easy to adjust the verticality of the mask with respect to the exposure light and the like, and it is possible to realize an exposure apparatus with little transfer deviation and high productivity.

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

【図1】第1実施例による露光装置を示す模式断面図で
ある。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】図1の装置のピンホールマスクとX線強度セン
サと位置決めステージのみを示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing only a pinhole mask, an X-ray intensity sensor, and a positioning stage of the apparatus of FIG.

【図3】ピンホールマスクにアライメントマークを設け
たものを示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a pinhole mask provided with an alignment mark.

【図4】ピンホールマスクに第2のピンホールを設けた
ものを示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a pinhole mask provided with a second pinhole.

【図5】第2実施例によるピンホールマスクとX線強度
センサのアパーチャ部材をのみを示すもので、それぞれ
(a)はピンホールマスク、(b)はX線強度センサの
アパーチャ部材を示す断面図である。
FIGS. 5A and 5B show only a pinhole mask and an aperture member of an X-ray intensity sensor according to a second embodiment, wherein FIG. 5A is a cross-sectional view showing a pinhole mask and FIG. FIG.

【図6】第2実施例のX線強度センサの出力の変化を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a change in the output of the X-ray intensity sensor of the second embodiment.

【図7】半導体デバイス製造工程を示すシーケンス図で
ある。
FIG. 7 is a sequence diagram showing a semiconductor device manufacturing process.

【図8】ウエハプロセスを示すシーケンス図である。FIG. 8 is a sequence diagram showing a wafer process.

【図9】従来例を示す模式断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view showing a conventional example.

【図10】露光光がマスクに垂直に入射しない場合の転
写ずれを説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a transfer deviation when the exposure light does not perpendicularly enter the mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 露光室 3 アライメント光学系 4 マスクホルダ 5 位置決めステージ 6 姿勢調節装置 7 X線強度センサ 9,39 ピンホールマスク 9a,10a,29b ピンホール 10.40 アパーチャ部材 39a,40a チェッカー模様の開口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure room 3 Alignment optical system 4 Mask holder 5 Positioning stage 6 Attitude adjuster 7 X-ray intensity sensor 9, 39 Pinhole mask 9a, 10a, 29b Pinhole 10.40 Aperture member 39a, 40a Opening of checker pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 開口を有するマスクを露光室内のマスク
ホルダにより保持する工程と、前記開口を通過した照明
光を前記開口から前記マスクと垂直な軸に沿って離間し
た前記マスクと平行な平面内で受光し、その受光位置を
検出する工程と、検出された受光位置に基づいて前記軸
の前記照明光の光軸に対する傾斜角度を算出する工程
と、算出された傾斜角度に基づいて、前記光軸に対する
前記マスクの垂直度を調整する工程とを有することを特
徴とする露光方法。
1. A step of holding a mask having an opening by a mask holder in an exposure chamber, and illuminating light passing through the opening in a plane parallel to the mask and separated from the opening along an axis perpendicular to the mask. Detecting the light receiving position, and calculating an inclination angle of the axis with respect to the optical axis of the illumination light based on the detected light receiving position.
And, based on the calculated inclination angle, with respect to the optical axis.
Adjusting the verticality of the mask .
【請求項2】 算出された傾斜角度に基づいて露光室の
姿勢を調節する工程を有することを特徴とする請求項1
記載の露光方法。
2. The method according to claim 1, further comprising the step of adjusting the posture of the exposure chamber based on the calculated inclination angle.
Exposure method according to the above.
【請求項3】 露光室のマスクホルダに装着自在な開口
を有するマスクと、前記マスクに設けられた前記開口を
通過した照明光を該マスクと垂直な軸に沿って離間した
前記マスクと平行な平面内で受光し、その受光位置を検
出する検出手段と、検出した受光位置に基づいて前記照
明光の光軸に対する傾斜角度を算出し、算出した傾斜角
度に基づいて前記光軸に対する前記マスクの垂直度の調
整を行なうための調整手段とを有することを特徴とする
露光装置。
3. A mask having an opening attachable to a mask holder in an exposure chamber, and illuminating light passing through the opening provided in the mask being parallel to the mask separated from the mask along an axis perpendicular to the mask. Detecting means for receiving light in a plane and detecting the light receiving position;
Calculate the tilt angle of the bright light with respect to the optical axis, and calculate the calculated tilt angle
Adjustment of the perpendicularity of the mask to the optical axis based on the degree
An exposure apparatus , comprising: adjusting means for performing adjustment .
【請求項4】 検出手段が、所定の平面内で移動自在な
X線強度センサであることを特徴とする請求項3記載の
露光装置。
4. An exposure apparatus according to claim 3, wherein said detecting means is an X-ray intensity sensor movable in a predetermined plane.
【請求項5】 検出手段が、CCDカメラまたはPSD
であることを特徴とする請求項3記載の露光装置。
5. The detecting means is a CCD camera or a PSD.
The exposure apparatus according to claim 3, wherein
【請求項6】 検出手段が、その受光面に開口部材を有
することを特徴とする請求項4記載の露光装置。
6. An exposure apparatus according to claim 4, wherein said detecting means has an aperture member on a light receiving surface thereof.
【請求項7】 マスクと開口部材が少なくとも1個の開
口を有し、これがピンホールであることを特徴とする請
求項6記載の露光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the mask and the opening member have at least one opening, and this is a pinhole.
【請求項8】 マスクと開口部材がチェッカー模様の開
口を有することを特徴とする請求項6記載の露光装置。
8. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the mask and the opening member have a checker pattern opening.
【請求項9】 調整手段が、検出手段の出力に基づいて
露光室の姿勢を調整する姿勢調節装置を有することを特
徴とする請求項3ないし8いずれか1項記載の露光装
置。
9. adjusting means, claims 3 to 8 exposure apparatus according to any one of the preceding wherein Rukoto to have a posture adjusting device for adjusting the attitude of the exposure chamber on the basis of the output of the detection means.
【請求項10】 マスクには、アライメントマークが設
けられていることを特徴とする請求項1または2に記載
の露光方法。
10. The exposure method according to claim 1, wherein an alignment mark is provided on the mask.
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