JP3320298B2 - Semiconductor exposure apparatus and semiconductor exposure method using the same - Google Patents

Semiconductor exposure apparatus and semiconductor exposure method using the same

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JP3320298B2
JP3320298B2 JP04687596A JP4687596A JP3320298B2 JP 3320298 B2 JP3320298 B2 JP 3320298B2 JP 04687596 A JP04687596 A JP 04687596A JP 4687596 A JP4687596 A JP 4687596A JP 3320298 B2 JP3320298 B2 JP 3320298B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上に描画さ
れた半導体集積回路の微細パターンを、半導体ウェハ上
に露光、転写形成する半導体露光装置、特にマスクとウ
ェハを微間隔(以下プロキシミティーギャップとす
る)に接近させて露光を行なう、いわゆるプロキシミテ
ィ露光装置およびこの露光装置を用いた半導体製造方法
に関するものである。
The present invention relates to the fine pattern of a semiconductor integrated circuit which is drawn on the mask, the exposure on the semiconductor wafer, a semiconductor exposure apparatus for forming transfer, in particular the mask and wafer infinitesimal interval (hereinafter proximity The present invention relates to a so-called proximity exposure apparatus for performing exposure by approaching a gap, and a semiconductor manufacturing method using the exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロキシミティ露光装置の代表的な例と
して、X線露光装置がある。たとえば、SR光源を利用
したX線露光装置が、特開平2−100311号公報に
示されている。
2. Description of the Related Art A typical example of a proximity exposure apparatus is an X-ray exposure apparatus. For example, an X-ray exposure apparatus using an SR light source is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H2-110031.

【0003】このX線露光装置の一般的な構成を図7に
示す。図7において、101はマスク、102はマスク
を保持するマスクチャック、103はマスクメンブレ
ン、104はマスクチャックベースである。105はウ
ェハ、106はウェハ105を保持するウェハチャック
である。107はマスク101とウェハ105の位置合
わせに用いられる微動ステージ、108は各ショット間
の移動に用いられる粗動ステージであり、109は粗動
ステージ108の案内が固定されるステージベースであ
る。ウェハ105およびウェハチャック106は微動ス
テージ107上に搭載されている。
FIG. 7 shows a general configuration of this X-ray exposure apparatus. 7, reference numeral 101 denotes a mask, 102 denotes a mask chuck for holding the mask, 103 denotes a mask membrane, and 104 denotes a mask chuck base. Reference numeral 105 denotes a wafer, and reference numeral 106 denotes a wafer chuck for holding the wafer 105. Reference numeral 107 denotes a fine movement stage used for positioning the mask 101 and the wafer 105, reference numeral 108 denotes a coarse movement stage used for movement between shots, and reference numeral 109 denotes a stage base to which the guide of the coarse movement stage 108 is fixed. Wafer 105 and wafer chuck 106 are mounted on fine movement stage 107.

【0004】X線露光装置においては一般的に、マスク
101のパターンをウェハ105上に複数回繰り返し露
光を行ういわゆるステップアンドリピート方式で露光を
行い、マスク101とウェハ105を10〜50μmの
間隔で対向させて露光(プロキシミティ露光)を行う。
また、X線マスク101においては、吸収体パターンが
形成される部分は2μm程度の厚さの薄膜103(メン
ブレン)になっている。
In an X-ray exposure apparatus, the pattern of the mask 101 is generally exposed on the wafer 105 by a so-called step-and-repeat method in which the exposure is repeated a plurality of times, and the mask 101 and the wafer 105 are exposed at an interval of 10 to 50 μm. Exposure (proximity exposure) is performed with facing.
In the X-ray mask 101, the portion where the absorber pattern is formed is a thin film 103 (membrane) having a thickness of about 2 μm.

【0005】以下、従来のX線露光装置において、ダイ
バイダイ方式にて露光を行う手順を説明する。
Hereinafter, a procedure for performing exposure by a die-by-die method in a conventional X-ray exposure apparatus will be described.

【0006】(1) ウェハ105の第nショット目を
露光する部分がマスクメンブレン103の下にくるよ
う、粗動ステージ108を駆動する。 (2) 微動ステージ107によってウェハ105を、
マスク101とウェハ105の間隔(以下ギャップとす
る)をステップ時のギャップからギャップ計測(以下A
F計測とする)を行うギャップに駆動し、AF計測を行
なう。 (3) 微動ステージ107にてマスク101とウェハ
105の平行だしを行った後、マスク101とウェハ1
05の面内方向の位置ずれ計測(以下AA計測とする)
を行なうギャップに駆動し、AA計測を行なう。 (4) マスク101とウェハ105の位置合わせを行
ない露光する。 (5) ステップ時のギャップに退避する。 以下、(1)〜(5)を繰り返す。
(1) The coarse movement stage 108 is driven so that the portion of the wafer 105 where the n-th shot is exposed is below the mask membrane 103. (2) The wafer 105 is moved by the fine movement stage 107.
The gap between the mask 101 and the wafer 105 (hereinafter referred to as gap) is measured from the gap at the time of the step (hereinafter referred to as A).
It is driven to the gap for performing F measurement) and performs AF measurement. (3) After the mask 101 and the wafer 105 are parallelized on the fine movement stage 107, the mask 101 and the wafer 1
05 In-plane displacement measurement (hereinafter AA measurement)
Is performed, and AA measurement is performed. (4) The mask 101 and the wafer 105 are aligned and exposed. (5) Retreat to the gap at the time of the step. Hereinafter, (1) to (5) are repeated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のプロキシミティ
露光装置においては、マスクとウェハが微間隔(数十
μm)に接近しているため、ステップ移動時などステー
ジ移動の時に、マスクメンブレンが変形していることが
想定される。そのため以下の様な問題点がある。 (1)AF計測の値がマスクメンブレンの変形の分だけ
変化してしまう。 (2)マスクメンブレンが変形することによりメンブレ
ン上の位置合わせマークが面内方向に位置ずれを起こ
し,位置合わせ精度が低下する。 (3)転写精度(像性能)が低下する。
In THE INVENTION Problem to be Solved] Conventional proximity exposure apparatus, the mask and the wafer is close to the infinitesimal interval (several tens of [mu] m), when the stage movement such as during step movement, the mask membrane deforms It is assumed that you are doing. Therefore, there are the following problems. (1) The value of the AF measurement changes by the deformation of the mask membrane. (2) When the mask membrane is deformed, the alignment marks on the membrane are displaced in the in-plane direction, and the alignment accuracy is reduced. (3) Transfer accuracy (image performance) decreases.

【0008】これらの課題を解決するために例えば,露
光ギャップ設定後十分に時間をおいてからAF、AA計
測、露光を行なう。あるいはメンブレンが変形しないよ
うにゆっくりとステージを駆動する等の方法が考えられ
るが、これらの方法ではスループットの低下が起きてし
まう。
To solve these problems, for example, AF, AA measurement, and exposure are performed after a sufficient time has elapsed after setting the exposure gap. Alternatively, a method of slowly driving the stage so that the membrane is not deformed can be considered, but in these methods, the throughput is reduced.

【0009】本発明の目的は、ステージ移動時のマスク
メンブレンの変形を所定の値以下にするためにマスクと
ウェハのギャップの情報によりマスクとウェハの間隔を
調整しながらステップ移動することによりマスクとウェ
ハの位置合わせ精度および転写精度が高く、また生産性
の良い半導体露光装置および半導体露光方法を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to adjust the distance between a mask and a wafer by adjusting the distance between the mask and the wafer based on information on the gap between the mask and the wafer in order to reduce the deformation of the mask membrane during movement of the stage to a predetermined value or less. It is an object of the present invention to provide a semiconductor exposure apparatus and a semiconductor exposure method which have high wafer alignment accuracy and transfer accuracy and high productivity.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段および作用】本発明者は、
上記課題を達成するために鋭意検討を行った結果、吸収
体パターンをメンブレン上に有するマスクと半導体ウェ
ハの間隔を測定する測定手段と、前記マスクと前記半導
ウェハの間隔を調整する調整手段と、前記半導体ウェ
ハの複数の部分に順次露光を行うために前記半導体ウエ
ハをステップ移動させるための駆動手段とを有し前記
マスクと前記半導体ウエハを微小間隔に接近させて前記
マスクパターンで前記半導体ウエハを露光する半導体
露光装置において、前記マスクと前記半導体ウェハの間
隔を調整しながら前記半導体ウエハをステップ移動させ
る制御手段を持つことを特徴とする半導体露光装置およ
びこの装置を用いた半導体露光方法により本発明を完成
するに至った。
Means and Functions for Solving the Problems The present inventor has provided:
Result of intensive studies to achieve the above object, the mask and the semiconductor web having an absorber pattern on main Nburen
Measuring means for measuring the distance between the mask, the mask and the semiconductor
Adjusting means for adjusting the interval between the body wafers, and the semiconductor wafer for sequentially exposing a plurality of portions of the semiconductor wafer.
Ha and a driving means because moving step, the
In the semi-conductor exposure system exposing the semiconductor wafer to the mask and the semiconductor wafer in a pattern of the mask is brought closer to the minute space, control to step moves the semiconductor wafer while adjusting the distance between the mask and the semiconductor wafer The present invention has been completed by a semiconductor exposure apparatus having means and a semiconductor exposure method using the apparatus.

【0011】また、本発明の半導体露光装置は、前記制
御手段は、予め記測定手段により前記半導体ウェハ全
面の高さ情報をマッピングするものとしても良く、前記
制御手段は前記マッピングした結果に基づいて前記半導
ウェハ1枚分のステージ駆動経路をめ決定する機能
を有することが望ましい。
Further, the semiconductor exposure apparatus of the present invention has the above-mentioned control.
Control means may as maps height information of the semiconductor wafer over the entire surface by preliminarily before Kihaka constant means, said control means said semiconductor based on the result of the mapping
The stage driving path of one body wafer component desirably has a function of determining pre Me.

【0012】このように、本発明によれば、マスクとウ
ェハのギャップの情報によりマスクとウェハの間隔を調
整しながらステップ移動をするため、マスクとウェハの
位置合わせ精度、像性能、また生産性の向上がはかれ
る。
As described above, according to the present invention, since the step movement is performed while adjusting the distance between the mask and the wafer based on the information on the gap between the mask and the wafer, the accuracy of the alignment between the mask and the wafer, the image performance, and the productivity are improved. Is improved.

【0013】[0013]

【実施例】実施例1 図1は、本実施例のX線露光装置の構成および説明に使
用する座標系を示す図である。以下に図1を用いて、本
実施例のX線露光装置について説明する。
Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an X-ray exposure apparatus of the present embodiment and a coordinate system used for explanation. Hereinafter, the X-ray exposure apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0014】図1において、1はマスク、2はマスクメ
ンブレン、3はマスク1を保持するマスクチャックであ
り、4はマスクチャックベースである。5はウェハ、6
はウェハ5を保持するウェハチャックである。7はマス
ク1とウェハ5の位置合わせに用いられる微動ステー
ジ、8は各ショット間の移動に用いられる粗動ステージ
である。9はマスクチャック3側からウェハ5面の高さ
を計測する非接触変位計である。この変位計9は非接触
でウェハ5の高さが計測できるもので、例えば、レーザ
ーをウェハ5に当て反射光により計測するもの、静電容
量により計測するもの等がある。また、非接触変位計9
はウェハ5の面情報を得るために少なくとも3つ必要で
ある。10は測距センサー9の計測値によりステージの
高さを制御するステージ制御手段である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a mask, 2 denotes a mask membrane, 3 denotes a mask chuck for holding the mask 1, and 4 denotes a mask chuck base. 5 is a wafer, 6
Is a wafer chuck for holding the wafer 5. Reference numeral 7 denotes a fine movement stage used for positioning the mask 1 and the wafer 5, and reference numeral 8 denotes a coarse movement stage used for movement between shots. Reference numeral 9 denotes a non-contact displacement meter that measures the height of the wafer 5 from the mask chuck 3 side. The displacement meter 9 can measure the height of the wafer 5 in a non-contact manner. For example, there is a displacement meter that measures the height of the wafer 5 by applying a laser beam to the wafer 5 and measures the reflected light, or a capacitance that measures the capacitance. In addition, the non-contact displacement meter 9
Are required to obtain surface information of the wafer 5. Reference numeral 10 denotes a stage control unit that controls the height of the stage based on the value measured by the distance measurement sensor 9.

【0015】以下に図2および図3のフローチャートを
用いて、本発明のステージのステップ移動時の高さ制御
の方法について露光装置の動作に従って説明する。
Hereinafter, a method of controlling the height of the stage during the step movement of the present invention will be described in accordance with the operation of the exposure apparatus with reference to the flowcharts of FIGS.

【0016】(1)粗動ステージ8によりウェハの第1
ショットの位置をマスクの下に移動する(ステップS
1)。この時マスク1とウェハ5のギャップは露光時の
ギャップより広い状態である。 (2)非接触変位計9の出力に基づき微動ステージ7を
Z方向に駆動し露光ギャップにマスク1とウェハ5の間
隔を設定する(ステップS2)。この時のギャップはあ
らかじめマスク1の高さを露光装置とは別の系で測定し
ておき、その値をマスク毎のデータとしてステージ制御
手段10内に保存しておき、非接触変位計9の測定値と
マスクの高さデータから算出する。 (3)非接触変位計9とは別系の不図示のマスク、ウェ
ハ位置測定手段によりギャップを微調整し(ステップS
3)、位置合わせをした後露光する(ステップS4)。 (4)露光終了後、ギャップを変えずに第2ショットの
位置に粗動ステージ8によりウェハ5を移動する(ステ
ップS5)。詳しくは後するが、この時3つの非接触
変位計9の出力より算出されるウェハの仮想平面の空間
的な位置が常に所定の範囲内にあるように微動ステージ
7のZ方向の位置をステージ制御手段10により制御し
ながら粗動ステージ8を駆動し第2ショットの位置に移
動する。 (5)ウェハ5が第2ショットの位置に移動したら不図
示のマスク、ウェハ位置測定手段によりギャップを微調
整し(ステップS6)、位置合わせをした後露光をする
(ステップS7)。以下、(4)〜(5)と同様の処理
を繰り返しウェハ5に所定のショット数露光を行なう。
(1) First movement of the wafer by the coarse movement stage 8
Move the position of the shot below the mask (step S
1). At this time, the gap between the mask 1 and the wafer 5 is wider than the gap at the time of exposure. (2) The fine movement stage 7 is driven in the Z direction based on the output of the non-contact displacement meter 9 to set the gap between the mask 1 and the wafer 5 at the exposure gap (step S2). At this time, the height of the mask 1 is measured in advance by a system different from that of the exposure apparatus, and the value is stored in the stage control means 10 as data for each mask. It is calculated from the measured value and the height data of the mask. (3) The gap is finely adjusted by a mask and wafer position measuring means (not shown) separate from the non-contact displacement meter 9 (step S).
3) After the alignment, exposure is performed (step S4). (4) After the end of the exposure, the wafer 5 is moved by the coarse movement stage 8 to the position of the second shot without changing the gap (Step S5). Details discussed later Suruga, the position in the Z direction of the fine moving stage 7 as the spatial position of the virtual plane of the wafer is calculated from the output of this time three non-contact displacement gauge 9 is always within a predetermined range The coarse movement stage 8 is driven while being controlled by the stage control means 10 to move to the position of the second shot. (5) When the wafer 5 has moved to the position of the second shot, the gap is finely adjusted by a mask and wafer position measuring means (not shown) (step S6), and after the alignment, exposure is performed (step S7). Thereafter, the same processes as (4) and (5) are repeated to expose the wafer 5 to a predetermined number of shots.

【0017】また、ステップS5において、ステップ駆
動時のステージのテイルト量が所定の大きさを越えた場
合はウェハ5の変形量が大きく、ウェハ5がマスク1に
衝突する可能性があるので一旦ギャップを広げ次のショ
ットに移動し再び第1ショット目と同様のシーケンスで
露光を開始する。
In step S5, if the tilt amount of the stage during the step drive exceeds a predetermined value, the deformation amount of the wafer 5 is large and the wafer 5 may collide with the mask 1, so that the gap , And the exposure is started again in the same sequence as the first shot.

【0018】図3はこのようなウェハの高さの異常を検
出する手順を詳細に示したフロー図であり、nショット
目からn+1ショット目にステージをX、Y方向に駆動
する際の処理をフローチャートで示したものである。
FIG. 3 is a flow chart showing in detail the procedure for detecting such an abnormality in the height of the wafer. The processing for driving the stage in the X and Y directions from the nth shot to the (n + 1) th shot is described. This is shown in a flowchart.

【0019】以下に、図3を用いてこのステップ駆動時
の処理を更に詳細に説明する。第nショット目の露光シ
ーケンスが終了し(ステップS8)次のショット(n+
1ショット)へステップ駆動する場合、マスク1とウェ
ハ5のギャップは露光時のギャップのままで、n+1シ
ョットの方向へステップをX、Y平面上で移動させる
(ステップS9)。前記3つの非接触変位計9の出力よ
りウェハ5の仮想平面の空間的な位置を算出する(ステ
ップS11)。この位置が所定の範囲内にある時は、ス
テップS12に移り、微動ステージ7のZ方向の位置を
ステージ制御手段10により制御し、ステップS9から
の処理を繰り返す。このS9〜S12の処理を繰り返す
ことによって、ウェハ5がn+1の位置まで移動したら
X、Y平面上での移動を終了し、第n+1ショット目の
露光シーケンスを開始する(ステップS14)。すなわ
ち、図2のステップS3、S4またはステップS6、S
7と同様の処理を行う。
Hereinafter, the processing at the time of this step drive will be described in more detail with reference to FIG. The exposure sequence of the n-th shot is completed (step S8), and the next shot (n +
In the case of step driving to (one shot), the step is moved on the X and Y planes in the direction of n + 1 shots while the gap between the mask 1 and the wafer 5 remains the gap at the time of exposure (step S9) . The output of the previous SL three non-contact displacement gauge 9 calculates the spatial position of the virtual plane of the wafer 5 (step S11). When the position is within the predetermined range, the process proceeds to step S12, in which the position of fine movement stage 7 in the Z direction is controlled by stage control means 10, and the processing from step S9 is repeated. By repeating the processing of S9 to S12 , when the wafer 5 moves to the position of n + 1, the movement on the X and Y planes is ended, and the exposure sequence of the (n + 1) th shot is started (step S14). That is, steps S3 and S4 or steps S6 and S6 in FIG.
The same processing as in step 7 is performed.

【0020】一方、前記3つの非接触変位計9の出力よ
り算出されたウェハ5の仮想平面の空間的な位置が所定
の範囲を超えてしまう場合、ステップS15に移り、一
旦ギャップを広げn+1ショット目にステージを移動さ
せ、第1ショット目と同様に非接触変位計9の出力に基
づき微動ステージ7をZ方向に駆動し露光ギャップにマ
スク1とウェハ5の間隔を設定し(ステップS15)、
第n+1ショット目の露光シーケンスを開始する(ステ
ップS14)。
On the other hand, when the spatial position of the virtual plane of the wafer 5 calculated from the outputs of the three non-contact displacement gauges 9 exceeds a predetermined range, the process proceeds to step S15, where the gap is temporarily increased and n + 1 shots are performed. The stage is moved to the eye, and the fine movement stage 7 is driven in the Z direction based on the output of the non-contact displacement meter 9 as in the case of the first shot, and the gap between the mask 1 and the wafer 5 is set to the exposure gap (step S15).
The exposure sequence of the (n + 1) th shot is started (step S14).

【0021】以上の様な処理を行うことにより、第nシ
ョット目から第n+1ショット目まで、ステップ駆動時
のステージのティルト量が所定の大きさを超えないかぎ
り、マスク1とウェハ5のギャップを露光時のギャップ
に保ちながらステップ駆動を行う。
By performing the above processing, the gap between the mask 1 and the wafer 5 can be reduced from the n-th shot to the (n + 1) -th shot as long as the tilt amount of the stage during step driving does not exceed a predetermined value. Step drive is performed while maintaining the gap at the time of exposure.

【0022】次に図4を用いて、非接触変位計9の配置
について説明する。図4は、本実施例に用いられるマス
ク1をウェハ5側から見たものである。なお、図1、図
4および図5において、同一の符号は同一の部材を示
す。
Next, the arrangement of the non-contact displacement meter 9 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the mask 1 used in the present embodiment viewed from the wafer 5 side. In FIGS. 1, 4 and 5, the same reference numerals indicate the same members.

【0023】マスク1とウェハ5の間隔を測定する場
合、本実施例は露光ギャップを保ったままステップ移動
させるためステップ移動時にメンブレン2は振動する可
能性があり正確な計測が出来ない。従って、ステップ移
動時の間隔を測定する手段はメンブレン2を通してマス
ク1とウェハ5の間隔を直接測るのではなく、ウェハ5
の高さを計測し、あらかじめ測定されたマスク1の高さ
から間隔を算出する方法の方が適している。また、マス
クメンブレン2の変形を所定の大きさ以内に抑えるため
にはメンブレン2とウェハ5の間の圧力変化が所定の値
以下であることが必要である。そのためにはメンブレン
2とウェハ5の間の空間の体積の変化を所定の値以下に
しなければならない。
In the case of measuring the distance between the mask 1 and the wafer 5, in this embodiment, since the step movement is performed while maintaining the exposure gap, the membrane 2 may vibrate at the time of the step movement, so that accurate measurement cannot be performed. Therefore, the means for measuring the interval at the time of the step movement does not directly measure the interval between the mask 1 and the wafer 5 through the membrane 2 but the wafer 5
Is more suitable for measuring the height of the mask 1 and calculating the interval from the height of the mask 1 measured in advance. Further, in order to suppress the deformation of the mask membrane 2 within a predetermined size, it is necessary that a pressure change between the membrane 2 and the wafer 5 is equal to or less than a predetermined value. For that purpose, the change in the volume of the space between the membrane 2 and the wafer 5 must be less than a predetermined value.

【0024】従って、非接触変位計9で測定する点とそ
の測定値より算出される仮想平面で囲まれる空間が、マ
スクメンブレン2とウェハ5で囲まれる空間を包含する
とより効果的である。従って、本実施例において非接触
変位計9の配置はマスクメンブレンに外接するn角形
(n=非接触変位計9の数)より外側である。また、あ
まり広い範囲でウェハ5の高さを計測すると算出された
仮想平面と実際のウェハ面の差が大きくなる。従って、
非接触変位計9の位置は、図に示すようにマスク1
に外接するn角形(n=3)の内側程度の位置が適当で
ある。しかしながら、これ以外のセンサーの配置でも本
発明の効果は得られる。
Therefore, it is more effective if the space surrounded by the points measured by the non-contact displacement meter 9 and the virtual plane calculated from the measured values includes the space surrounded by the mask membrane 2 and the wafer 5. Therefore, in this embodiment, the arrangement of the non-contact displacement meter 9 is outside the n-sided polygon (n = the number of the non-contact displacement meters 9) circumscribing the mask membrane 2 . In addition, when the height of the wafer 5 is measured in a very wide range, the difference between the calculated virtual plane and the actual wafer surface increases. Therefore,
Position of the non-contact displacement meter 9, as shown in FIG. 4, the mask 1
A position about the inside of an n-gon (n = 3) circumscribing is appropriate. However, the effects of the present invention can be obtained with other sensor arrangements.

【0025】以上の様にマスクメンブレン2とウェハ5
のギャップの測定値によりマスクメンブレン2とウェハ
5の間の体積の変化量が所定の値以下になるようにマス
クメンブレン2とウェハ5のギャップを調整しながらス
テップ移動することにより、マスクメンブレン2の変形
を所定の値以下にすることが可能となり、以下のような
効果が得られる。
As described above, the mask membrane 2 and the wafer 5
The step movement is performed while adjusting the gap between the mask membrane 2 and the wafer 5 such that the amount of change in the volume between the mask membrane 2 and the wafer 5 becomes equal to or less than a predetermined value based on the measured value of the gap. Deformation can be reduced to a predetermined value or less, and the following effects can be obtained.

【0026】(1) AF,AA計測を高精度に行なう
ことが出来る。 (2) 像性能が向上する。 (3) ショット毎にギャップを広げないのでステップ
移動が早くできスループットが向上する。
(1) AF and AA measurements can be performed with high accuracy. (2) The image performance is improved. (3) Since the gap is not widened for each shot, the step movement can be made faster and the throughput can be improved.

【0027】実施例1はダイバイダイアライメント方式
の場合について説明したが、上記のステップ移動方法は
グローバルアライメント方式のマスク、ウェハの位置合
わせ計測時、露光時にも有効である。
Although the first embodiment has described the case of the die-by-die alignment method, the above-described step moving method is also effective at the time of measurement and exposure of the alignment of a mask and a wafer by the global alignment method.

【0028】また、本実施例ではギャップの調整の為に
ウェハステージを高さ調整したが、マスクステージ側で
高さ調整をしても同様の効果が得られるのは当然であ
る。実施例2 実施例2は、あらかじめ、チャッキングされたウェハ5
の高さの全面計測を行ない、ウェハ5高さのマッピング
を行なう方法である。図5は本実施例の半導体露光装置
を示す図で、図中の11はマスク1とウェハ5の間隔を
計測する計測手段である。
In this embodiment, the height of the wafer stage is adjusted to adjust the gap. However, the same effect can be naturally obtained by adjusting the height on the mask stage side. Example 2 In Example 2, a wafer 5 previously chucked was used.
This is a method of measuring the height of the entire surface and mapping the height of the wafer 5. FIG. 5 is a view showing a semiconductor exposure apparatus according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 11 denotes a measuring means for measuring an interval between the mask 1 and the wafer 5.

【0029】以下に、露光装置の動作に従い本発明を説
明する。図6はこれをフローチャートにより示したもの
である。
The present invention will be described below according to the operation of the exposure apparatus. FIG. 6 shows this in a flowchart.

【0030】(1) ステージをステップ移動してもマ
スクメンブレン2が変形しないギャップでチャッキング
されたウェハ5とマスク1の間隔を計測手段11により
複数点計測する(ステップS16)。 (2) (1)で得られた情報を処理し、ウェハ全体の
高さをマッピングし、ステージ制御手段10にロードす
る(ステップS17)。 (3) ステージ制御手段10において、マップに基づ
きステップ移動の経路に於いてマスクメンブレン2とウ
ェハ5の間の体積変化が所定の値以下になるようにマス
クメンブレン2の下を通過する時のウェハ5の高さ、姿
勢を算出する。このため、例えば第nショットから第n
+1ショットへステップ移動する際の移動経路を例えば
10分割し、その10ケ所でのメンブレン2とウェハ5
の間の部分の体積がそれぞれ所定の範囲になるように、
作成したマップからそれぞれの位置でのステージの姿勢
を決定する。これにより第nショットから第n+1ショ
ットへ移動するときの経路をその10ケ所の姿勢を結ぶ
滑らかな駆動とする。また、体積を算出する方法以外に
各位置でのメンブレンの中心の位置のウェハ5の高さと
その位置のウェハ面の法線ベクトルが所定の範囲以内に
なるようにステージの姿勢を算出する方法もある。以上
の方法によりウェハ1枚分の駆動経路を決定する(ステ
ップS18)。 (4) あらかじめ決められたステージ駆動経路に基づ
きウェハ5の高さ調整を行ないながら第1ショットの位
置にウェハ5を移動する(ステップS19)。 (5) マスク1とウェハ5の位置合わせをして露光す
る(ステップS20ないしS22)。 (6) あらかじめ決められたステージ駆動経路に基づ
きウェハ5の高さ調整を行ないながら第2ショットの位
置にウェハ5を移動する(ステップS23)。 (7) マスク1とウェハ5の位置合わせをして露光す
る(ステップS24、S25)。 以下(6)〜(7)と同様の処理を繰り返し所定のショ
ット数、ウェハ5に露光する。
(1) The distance between the wafer 5 and the mask 1 chucked with a gap that does not deform the mask membrane 2 even when the stage is moved stepwise is measured at a plurality of points by the measuring means 11 (step S16). (2) The information obtained in (1) is processed, the height of the entire wafer is mapped, and loaded into the stage control means 10 (step S17). (3) In the stage control means 10, the wafer when passing under the mask membrane 2 so that the volume change between the mask membrane 2 and the wafer 5 becomes less than a predetermined value in the path of the step movement based on the map. The height and posture of 5 are calculated. Therefore, for example, from the n-th shot to the n-th shot
For example, the movement path when step-moving to the +1 shot is divided into ten, and the membrane 2 and the wafer 5 at the ten positions are divided.
So that the volume of the portion between each is within a predetermined range,
The posture of the stage at each position is determined from the created map. As a result, the path when moving from the n-th shot to the (n + 1) -th shot is a smooth drive connecting the ten positions. In addition to the method of calculating the volume, there is also a method of calculating the posture of the stage such that the height of the wafer 5 at the center of the membrane at each position and the normal vector of the wafer surface at that position are within a predetermined range. is there. A drive path for one wafer is determined by the above method (step S18). (4) The wafer 5 is moved to the position of the first shot while adjusting the height of the wafer 5 based on a predetermined stage drive path (Step S19). (5) The mask 1 and the wafer 5 are aligned and exposed (Steps S20 to S22). (6) The wafer 5 is moved to the position of the second shot while adjusting the height of the wafer 5 based on a predetermined stage drive path (Step S23). (7) The mask 1 and the wafer 5 are aligned and exposed (Steps S24 and S25). Hereinafter, the same processes as (6) and (7) are repeated to expose the wafer 5 to a predetermined number of shots.

【0031】また、マッピングの結果、ウェハ5の変形
が大きくギャップの設定が出来ない位置ではギャップを
広げてステージの移動をする。またギャップ設定の不能
ショットはあらかじめスキップするようにステージを制
御する。
As a result of the mapping, the stage is moved by widening the gap at a position where the deformation of the wafer 5 is so large that the gap cannot be set. The stage is controlled so that shots for which a gap cannot be set are skipped in advance.

【0032】以上の様にマスク1とウェハ5の間隔測定
手段により、ウェハ5の高さをあらかじめマッピング
し、ステージの駆動経路を決めておくことにより以下の
ような効果が得られる。
As described above, the following effects can be obtained by mapping the height of the wafer 5 in advance and determining the drive path of the stage by the means for measuring the distance between the mask 1 and the wafer 5.

【0033】(1) 各ショットの位置でギャップの調
整をする必要がなくスループットの向上が測れる。 (2) 変形の大きい位置をあらかじめ特定できるので
各ショット毎にエラー判定をしないですみ、スループッ
トが向上する。 (3) 高さ情報を統計処理することによりウェハ5全
体の高さ分布を算出することが出来、より高精度のマス
ク1とウェハ5の間隔調整が可能となる。
(1) There is no need to adjust the gap at the position of each shot, and the improvement in throughput can be measured. (2) Since a position having a large deformation can be specified in advance, it is not necessary to determine an error for each shot, and the throughput is improved. (3) The height distribution of the entire wafer 5 can be calculated by statistically processing the height information, so that the distance between the mask 1 and the wafer 5 can be adjusted with higher precision.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る半導
体露光方法の発明によれば、マスクメンブレンの変形を
所定の値以下にすることが出来、高精度の位置合わせ、
像性能の向上、スループットの向上を計ることが出来
る。また、本出願に係る半導体露光装置の発明によれば
マスクメンブレンの変形を所定の値以下にすることが出
来、高精度の位置合わせ、像性能の向上、スループット
の向上が期待出来る半導体露光装置が実現できる。ま
た、あらかじめ前記マスクとウェハの間隔測定手段によ
りウェハ全面の高さ情報をマッピングする制御手段を有
する半導体露光装置の発明によれば、各ショット位置で
ギャップの調整をする必要がなくスループットの向上が
計れる。さらに、前記マッピングした結果に基ずきウェ
ハ1枚分のステージ駆動経路をあらかじめ決定する機能
を有する半導体露光装置の発明によれば、あらかじめギ
ャップの調整の不可能な位置を特定し、位置ではギャッ
プを広げてステージの移動をする。またギャップ設定の
不能なショットはあらかじめスキップするようにステー
ジを制御することが出来スループットの向上が計れる。
As described above, according to the invention of the semiconductor exposure method according to the present application, the deformation of the mask membrane can be reduced to a predetermined value or less, and high precision alignment,
It is possible to improve the image performance and the throughput. Further, according to the invention of the semiconductor exposure apparatus according to the present application, it is possible to reduce the deformation of the mask membrane to a predetermined value or less, and achieve a high-precision alignment, an improvement in image performance, and an improvement in throughput. realizable. Further, according to the invention of the semiconductor exposure apparatus having the control means for mapping the height information of the entire surface of the wafer by the mask and wafer distance measuring means in advance, it is not necessary to adjust the gap at each shot position, thereby improving the throughput. I can measure. Further, according to the invention of the semiconductor exposure apparatus having the function of previously determining the stage drive path for one wafer based on the mapping result, the position where the gap cannot be adjusted is specified in advance, and the position is determined by the gap. Spread the stage and move the stage. In addition, the stage in which a gap cannot be set can be controlled so as to be skipped in advance, thereby improving the throughput.

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

【図1】 実施例1の装置構成を示す模式的断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a device configuration according to a first embodiment.

【図2】 実施例1の露光手順を示すフローチャート。FIG. 2 is a flowchart illustrating an exposure procedure according to the first embodiment.

【図3】 実施例1のウェハ高さ異状検出手順を示すフ
ローチャート。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a wafer height abnormality detection procedure according to the first embodiment.

【図4】 実施例1の変位計の配置を示す模式的平面
図。
FIG. 4 is a schematic plan view showing an arrangement of a displacement meter according to the first embodiment.

【図5】 実施例2の装置構成を示す模式的断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a device configuration according to a second embodiment.

【図6】 実施例2の露光手順を示すフローチャート。FIG. 6 is a flowchart illustrating an exposure procedure according to the second embodiment.

【図7】 従来のX線露光装置の構成示す模式的断面
図。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the configuration of a conventional X-ray exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:マスク、2:マスクメンブレン、3:マスクチャッ
ク、4:マスクチャックベース、5:ウェハ、6:ウエ
ハチャック、7:微動ステージ、8:粗動ステージ、
9:非接触変位計、10:ステージ制御部、11:計測
手段、101:マスク、102:マスクチャック、10
3:マスクメンブレン、104:マスクチャックベー
ス、105:ウェハ、106:ウェハチャック、10
7:微動ステージ、108:粗動ステージ、109:ス
テージベース。
1: mask, 2: mask membrane, 3: mask chuck, 4: mask chuck base, 5: wafer, 6: wafer chuck, 7: fine movement stage, 8: coarse movement stage,
9: non-contact displacement meter, 10: stage controller, 11: measuring means, 101: mask, 102: mask chuck, 10
3: mask membrane, 104: mask chuck base, 105: wafer, 106: wafer chuck, 10
7: fine movement stage, 108: coarse movement stage, 109: stage base.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−150012(JP,A) 特開 平2−94515(JP,A) 特開 平1−238014(JP,A) 特開 昭63−155723(JP,A) 特開 昭60−154618(JP,A) 特開 昭56−90523(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 G21K 5/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-150012 (JP, A) JP-A-2-94515 (JP, A) JP-A-1-238014 (JP, A) JP-A-63-155723 (JP) JP-A-60-154618 (JP, A) JP-A-56-90523 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 521 G21K 5/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 吸収体パターンをメンブレン上に有する
マスクと半導体ウェハの間隔を測定する測定手段と、前
記マスクと前記半導体ウェハの間隔を調整する調整手段
と、前記半導体ウェハの複数の部分に順次露光を行うた
めに前記半導体ウエハをステップ移動させるための駆動
手段とを有し前記マスクと前記半導体ウエハを微小間
隔に接近させて前記マスクパターンで前記半導体ウエ
ハを露光する半導体露光装置を用いる、半導体露光方法
において、前記測定手段の情報に基づき、前記マスクと
前記半導体ウェハの間隔を前記調整手段によって調整し
ながら前記半導体ウエハをステップ移動させることを特
徴とする半導体露光方法。
And 1. A measuring means for measuring the distance between the mask and the semiconductor weblog Ha having an absorber pattern on main Nburen, and adjusting means for adjusting the distance between the mask and the semiconductor wafer, a plurality of portions of said semiconductor wafer To sequentially expose
And a driving means for moving the step to the semiconductor wafer in order, small between the semiconductor wafer and the mask
The semiconductor wafer in the pattern of the mask in close proximity to a gap.
Using a semi-conductor exposure system you exposure Ha, in the semiconductor exposure method <br/>, based on information of said measuring means, and the mask
Semiconductor exposure wherein the Rukoto moving step the semiconductor wafer while adjusting the distance the adjusting means of the semiconductor wafer.
【請求項2】 吸収体パターンをメンブレン上に有する
マスクと半導体ウェハの間隔を測定する測定手段と、前
記マスクと前記半導体ウェハの間隔を調整する調整手段
と、前記半導体ウェハの複数の部分に順次露光を行うた
めに前記半導体ウエハをステップ移動させるための駆動
手段とを有し前記マスクと前記半導体ウエハを微小間
隔に接近させて前記マスクパターンで前記半導体ウエ
ハを露光する半導体露光装置において、前記マスクと前
記半導体ウェハの間隔を調整しながら前記半導体ウエハ
ステップ移動させる制御手段を持つことを特徴とする
半導体露光装置。
2. A measuring means for measuring the distance between the mask and the semiconductor weblog Ha having an absorber pattern on main Nburen, and adjusting means for adjusting the distance between the mask and the semiconductor wafer, the multiple of said semiconductor wafer For exposing parts sequentially
And a driving means because the semiconductor wafer is moved step in order, small between the semiconductor wafer and the mask
The semiconductor wafer in the pattern of the mask in close proximity to a gap.
In the semi-conductor exposure system you exposure Ha, the semiconductor wafer while adjusting the distance between the front SL mask the semiconductor wafer
A semiconductor exposure apparatus having control means for step-moving an object.
【請求項3】 前記制御手段は、予め前記測定手段によ
前記半導体ウェハ全面の高さ情報をマッピングするこ
とを特徴とする請求項2記載の半導体露光装置。
Wherein said control means is a semiconductor exposure apparatus according to claim 2, wherein the mapping to Turkey <br/> height information of the semiconductor wafer over the entire surface by pre Me before Kihaka constant means.
【請求項4】 前記制御手段が前記マッピングした結果
に基づいて前記半導体ウェハ1枚分のステージ駆動経路
をあらかじめ決定する機能を有することを特徴とする
求項3に記載の半導体露光装置。
4. characterized by having a based on the result of said control means has the mapping function of predetermining the stage driving path of one sheet of the semiconductor wafer
The semiconductor exposure apparatus according to claim 3 .
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