JP3337951B2 - Projection exposure apparatus and method - Google Patents

Projection exposure apparatus and method

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JP3337951B2 JP21387697A JP21387697A JP3337951B2 JP 3337951 B2 JP3337951 B2 JP 3337951B2 JP 21387697 A JP21387697 A JP 21387697A JP 21387697 A JP21387697 A JP 21387697A JP 3337951 B2 JP3337951 B2 JP 3337951B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原版上の回路パタ
ーンを所定波長の照明光で照明し、投影光学系を介して
基板上に投影露光する投影露光装置および方法に関し、
特に投影露光装置本体を除振装置に搭載してなる投影露
光装置およびそれを用いた投影露光方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus and method for illuminating a circuit pattern on an original with illumination light having a predetermined wavelength and projecting and exposing the circuit pattern on a substrate via a projection optical system.
More particularly, the present invention relates to a projection exposure apparatus in which a main body of the projection exposure apparatus is mounted on an anti-vibration apparatus and a projection exposure method using the same.

【0002】本発明は、例えば、ICやLSI等の半導
体素子を製造する際に、レチクル面上の電子回路パター
ンを投影光学系を介し、ウエハ面上に順にステップアン
ドリピートして投影露光する露光装置 (いわゆるステッ
パ) や、同様に、レチクル面上の電子回路パターンを投
影光学系を介し、ウエハ面上に順にステップアンドスキ
ャンして投影露光する露光装置 (いわゆるスキャナ) に
おいて、本体の除振に空気バネを用いた場合に、圧力変
動により本体構造体が変形しても、それによるアライメ
ント誤差およびショットの位置決め誤差をリアルタイム
で算出して補正を行ない、圧力変動による本体構造体変
形に左右されにくい半導体製造用の露光装置として、特
に好適に具体化される。
[0002] The present invention relates to an exposure method for projecting and exposing an electronic circuit pattern on a reticle surface to a wafer surface in a step-and-repeat manner via a projection optical system when manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI. In an exposure system (a so-called scanner), and similarly, an exposure system (a so-called scanner) that projects and exposes an electronic circuit pattern on the reticle surface by step-and-scan on the wafer surface through a projection optical system in the same way, for vibration reduction of the main body When the air spring is used, even if the main body structure is deformed due to the pressure fluctuation, the alignment error and the shot positioning error due to it are calculated and corrected in real time, and the main body structure is hardly influenced by the main body structural deformation due to the pressure fluctuation. It is particularly suitably embodied as an exposure apparatus for manufacturing semiconductors.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年、ICやLSI等の半導体集積回路
のパターンが微細化するのに伴い、投影露光装置には、
像性能、重ね合わせ精度、およびスループットの更なる
向上が求められている。重ね合わせ精度に関しては、ウ
エハ内のショット配列のグローバル成分と、ショット内
の成分に大別できる。前者は一般的に、ウエハシフト、
ウエハ倍率、ウエハローテーション、および直交度等の
成分に細分化できる。後者は一般的に、ショット (チッ
プ) 倍率、ショット (チップ) ディストーション、およ
びショット(チップ)ローテーション等の成分に細分化
できる。これら一連の誤差の中でも、近年、装置性能の
向上により、本体構造体の変形によって生ずる誤差成分
が次第に顕在化してきた。
2. Description of the Related Art In recent years, as patterns of semiconductor integrated circuits such as ICs and LSIs have become finer, projection exposure apparatuses have
There is a demand for further improvements in image performance, overlay accuracy, and throughput. The overlay accuracy can be roughly classified into a global component of the shot arrangement in the wafer and a component in the shot. The former is generally a wafer shift,
It can be subdivided into components such as wafer magnification, wafer rotation, and orthogonality. The latter can generally be subdivided into components such as shot (chip) magnification, shot (chip) distortion, and shot (chip) rotation. Among these series of errors, in recent years, due to improvement in device performance, error components caused by deformation of the main body structure have gradually become apparent.

【0004】構造体変形によって生ずる誤差成分は、主
に、ウエハ内のショット配列のグローバル成分であり、
ウエハステージやレチクルステージが移動する度に再現
する静的な成分と、熱、あるいはウエハステージステッ
プまたはレチクルステージステップによる反力や振動等
による再現しにくい動的な成分とに分けられる。
An error component caused by a structural deformation is mainly a global component of a shot arrangement in a wafer.
Static components are reproduced each time the wafer stage or reticle stage moves, and dynamic components that are difficult to reproduce due to heat, reaction force or vibration caused by the wafer stage or reticle stage step.

【0005】特に、振動や反力等の力学的な外乱の対策
として、従来から、本体構造体の高剛性化が計られてき
た。つまり、構造体に多少の外力が加わっても変形しな
いような構造、または固有振動数を上げて外乱振動に追
従してしまわないような構造である。しかし、本体の剛
性を上げれば上げるほど、それに伴って本体の重量も増
えてしまい、軽量化と剛性アップを同時に満たす設計が
困難になってきた。仮に、本体の高剛性化のみを考慮し
て製品化された場合は、本体の重量が極端に増加してし
まい、装置の搬出、搬入、および設置等の面で非常に取
り扱いにくい製品になってしまうことが容易に予想され
る。
[0005] In particular, as a countermeasure against mechanical disturbances such as vibration and reaction force, conventionally, high rigidity of the main body structure has been measured. That is, the structure does not deform even when a slight external force is applied to the structure, or the structure does not follow the disturbance vibration by increasing the natural frequency. However, as the rigidity of the main body is increased, the weight of the main body is also increased, and it has become difficult to design to satisfy both the weight reduction and the rigidity increase at the same time. If the product is manufactured with only the rigidity of the main unit taken into consideration, the weight of the main unit will increase extremely, making the product extremely difficult to handle in terms of unloading, loading, and installing the device. It is easily expected that this will happen.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本体変形の要因として
は、ステージステップ反力による直接的な変形以外に、
ステージステップ反力によって生じた本体振動による変
形が大きな成分を占める、ということが近年明らかにな
ってきた。つまり、本体振動に同期した除振装置の支持
力が変動することによって本体構造体が変形し、アライ
メント計測データや焼きデータ等に無視できない影響を
与えると言うことである。
The main causes of deformation of the main body are, besides the direct deformation caused by the stage step reaction force,
It has recently been clarified that deformation due to body vibration caused by the stage step reaction force occupies a large component. In other words, the fluctuation of the supporting force of the vibration isolator synchronized with the vibration of the main body causes the main body structure to be deformed, which has a non-negligible effect on alignment measurement data, burning data, and the like.

【0007】本発明は、上述の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、除振装置に搭載された投影露光
装置において、その除振装置の機能を損ねることなく、
その投影露光装置の露光精度の向上を図ることを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has been made in a projection exposure apparatus mounted on a vibration isolator without impairing the function of the vibration isolator.
It is an object to improve the exposure accuracy of the projection exposure apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、投影光学系と、基板を搭載して該投影
光学系の光軸に垂直な方向に移動可能な基板ステージ
と、該投影光学系および基板ステージを支持する本体構
造体と、該本体構造体を支持するとともに床からの振動
を除振するための除振装置とを具備する投影露光装置に
おいて、実際の露光に際し、前記基板ステージに搭載さ
れた基板を所定の複数のショット位置に順次移動すべく
該基板ステージを位置決めする際、前記除振装置から前
記本体構造体に作用する力を計測し、該計測結果に基づ
いて前記基板のアライメント誤差および/またはステー
ジの位置決めに補正をかける。そして、基板ステージを
基板の各ショット位置に位置決め後、原版上の回路パタ
ーンを所定波長の照明光で照明し、該基板ステージ上の
基板上に前記投影光学系を介して投影露光する。
According to the present invention, there is provided a projection optical system, a substrate stage having a substrate mounted thereon and movable in a direction perpendicular to an optical axis of the projection optical system. In a projection exposure apparatus including a main body structure that supports the projection optical system and the substrate stage, and a vibration isolator for supporting the main body structure and isolating vibration from the floor, upon actual exposure, When positioning the substrate stage to sequentially move the substrate mounted on the substrate stage to a plurality of predetermined shot positions, a force acting on the main body structure from the vibration isolation device is measured, and based on the measurement result, To correct the alignment error of the substrate and / or the positioning of the stage. Then, after positioning the substrate stage at each shot position of the substrate, the circuit pattern on the original is illuminated with illumination light having a predetermined wavelength, and the substrate on the substrate stage is projected and exposed through the projection optical system.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態では、除振装
置の機能を損ねることなく、これが及ぼす本体変形に的
を絞り、構造体に変形が発生してもそれを計測し、その
結果に基づいて的確な補正をし、これにより、除振装置
の支持力変動の影響を受けない、高い重ね合わせ精度を
実現している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiment of the present invention, the target of the deformation of the main body exerted by the vibration isolator is focused without impairing the function of the vibration isolator, and even if the structure is deformed, the deformation is measured. , Thereby achieving high overlay accuracy without being affected by fluctuations in the supporting force of the vibration isolation device.

【0010】すなわち、本実施の形態では、除振装置が
及ぼす本体変形に的を絞り、除振装置が構造体に加える
力が計測できるようなセンサを取り付け、その作用力を
計測する。そして、その作用力を常にモニタし、あらか
じめ、実験、数値シミュレーションで作用力変化とアラ
イメント誤差、ステージ格子誤差の関係を把握しておく
ことにより、その関係式に基づいて常にアライメント計
測センサやステージ位置計測センサの計測値に補正をか
けることを特徴としている。力が計測できるようなセン
サとは、除振装置がアクチュエータとして空気バネを用
いる場合は、圧力計であったり、ロードセルであったり
する。
That is, in this embodiment, the deformation of the main body exerted by the vibration isolator is focused on, a sensor capable of measuring the force applied to the structure by the vibration isolator is attached, and the acting force is measured. By constantly monitoring the acting force and grasping in advance the relationship between the acting force change, the alignment error, and the stage lattice error through experiments and numerical simulations, the alignment measurement sensor and the stage position are always determined based on the relational expression. It is characterized in that the measurement value of the measurement sensor is corrected. When the vibration isolator uses an air spring as an actuator, the sensor capable of measuring the force is a pressure gauge or a load cell.

【0011】[0011]

【作用】上記のような手段を用いることにより、除振装
置が本体構造体に与える力を計測し、それが及ぼすアラ
イメント誤差、ステージ格子誤差を予測することが可能
になるため、除振装置の機能を損ねることなく構造体変
形に左右されない精度の高い重ね合わせを維持できるよ
うになる。また、ステージの移動速度が増すと、除振装
置が本体に加える力も増すが、本実施の形態では常にこ
の力をモニタし、誤差成分を予測できるため、重ね合わ
せ精度を維持したまま、スループットの向上を図ること
もできる。さらに、本手段を用いることにより、構造体
に要求される性能が、高剛性という観点よりも、再現性
が良いという観点に重点が置かれることになり、必要以
上の重量アップを防ぐことが出来るようになる。
By using the above means, it is possible to measure the force applied to the main body structure by the vibration isolator and to predict the alignment error and the stage lattice error exerted by the vibration isolator. It is possible to maintain a high-accuracy overlay that is not affected by structural deformation without impairing the function. Further, as the moving speed of the stage increases, the force applied to the main body by the vibration isolator also increases. However, in this embodiment, since this force can be constantly monitored and an error component can be predicted, the throughput can be reduced while maintaining the overlay accuracy. It can also be improved. Further, by using this means, the performance required for the structure is more focused on the viewpoint of good reproducibility than on the viewpoint of high rigidity, and it is possible to prevent unnecessary weight increase. Become like

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

(第1の実施例)以下、本発明の第1の実施例について図
を用いて説明する。まず、本発明の実施例が適用される
投影露光装置(ステッパ)について、その主要部を図1
を用いて説明する。同図において、1は照明系であり、
Cr蒸着された回路パターンが形成されているレチクル
2を照明している。照明系1は不図示の超高圧水銀ラン
プもしくはエキシマレーザ、シャッタ、照明光学系等か
ら構成されている。3は不図示のレチクルステージを搭
載している基盤であり、レチクル2はレチクルステージ
基盤3に設けられたマークを基準にして、レチクルステ
ージの駆動機構により位置決めされている。そして、そ
の位置決め計測値は、装置全体のコントロールを司るコ
ンソールユニット16にストアされる。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a main part of a projection exposure apparatus (stepper) to which an embodiment of the present invention is applied is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is an illumination system,
The reticle 2 on which a circuit pattern on which Cr is deposited is formed is illuminated. The illumination system 1 includes an unshown ultra-high pressure mercury lamp or an excimer laser, a shutter, an illumination optical system, and the like. Reference numeral 3 denotes a base on which a reticle stage (not shown) is mounted. The reticle 2 is positioned by a reticle stage drive mechanism with reference to a mark provided on the reticle stage base 3. Then, the measured position value is stored in the console unit 16 which controls the entire apparatus.

【0013】6は照明系1によるレチクルの回路パター
ン像をウエハ18に投影する投影レンズであり、7は投
影レンズ6の気圧および露光による結像性能変化を補正
する為の周知のレンズ駆動ユニットである。8は投影レ
ンズ6、アライメント計測系、レチクルステージおよび
ウエハステージ等の主要ユニットが搭載されている本体
構造体の一部を表現したものであり、この本体構造体8
は不図示の除振装置に支えられている。4はオフアクシ
スでTTL(Through The Lens)方式によりウエハアライ
メント計測するためのプローブ光を折り曲げるためのミ
ラーであり、5はその計測系である。計測系5から照射
されたアライメント光は、ミラー4により90°に折り
曲げられて投影レンズ6に入射し、ウエハ18上のアラ
イメントマークを照明し、その反射光が逆の光路を通
り、再びアライメント計測系5に再入射し、不図示の基
準マークとの相対変位を計測することにより、アライメ
ント計測する。
Reference numeral 6 denotes a projection lens for projecting the circuit pattern image of the reticle by the illumination system 1 onto the wafer 18, and reference numeral 7 denotes a well-known lens drive unit for correcting a change in the imaging performance due to the atmospheric pressure of the projection lens 6 and exposure. is there. Reference numeral 8 denotes a part of a main body structure on which main units such as a projection lens 6, an alignment measurement system, a reticle stage, and a wafer stage are mounted.
Are supported by a vibration isolator (not shown). Numeral 4 is a mirror for bending probe light for wafer alignment measurement by TTL (Through The Lens) method in off-axis mode, and numeral 5 is a measurement system for the same. The alignment light emitted from the measurement system 5 is bent by 90 ° by the mirror 4 and is incident on the projection lens 6 to illuminate the alignment mark on the wafer 18, and the reflected light passes through the opposite optical path, and the alignment measurement is performed again. Alignment measurement is performed by re-entering the system 5 and measuring a relative displacement with respect to a reference mark (not shown).

【0014】投光器10および受光器11は周知のフォ
ーカス、ウエハチルト検出器を構成し、投光器10より
ウエハ18の表面に低角度で光ビームを照射し、その反
射光を受光器11で光電検出することにより、投影レン
ズ6のフォーカス位置とウエハ18の傾きを検出する。
そして、この検出器を用いて、ショット毎、あるいはウ
エハ毎に、後述するウエハステージのフォーカス、チル
ト駆動機能を用いて、ウエハのz方向の位置合わせがな
される。
The light projector 10 and the light receiver 11 constitute a well-known focus and wafer tilt detector. The light beam is emitted from the light projector 10 to the surface of the wafer 18 at a low angle, and the reflected light is photoelectrically detected by the light receiver 11. Thereby, the focus position of the projection lens 6 and the inclination of the wafer 18 are detected.
Then, using this detector, the wafer is aligned in the z direction for each shot or for each wafer by using a later-described wafer stage focus and tilt drive function.

【0015】12はウエハ18をバキュームチャックす
るウエハチャック、13はチルト、θz方向に粗、微動
可能なθzチルトステージ、15はx、y方向に粗、微
動可能なxyステージであり、ウエハステージはチルト
ステージ13とxyステージ15により構成されてい
る。そして、その位置はチルトステージに取り付けられ
たレーザ干渉計バーミラー17およびレーザ干渉計14
によって常にモニタされている。これら主要ユニットを
含め、露光装置全体のコントロールはコンソールユニッ
ト16が司っている。以上が本発明の実施例が適用され
る投影露光装置の概要である。
Numeral 12 is a wafer chuck for vacuum chucking the wafer 18, 13 is a tilt, a θz tilt stage capable of coarse and fine movement in the θz direction, and 15 is an xy stage capable of coarse and fine movement in the x and y directions. It comprises a tilt stage 13 and an xy stage 15. The position is determined by the laser interferometer bar mirror 17 and the laser interferometer 14 attached to the tilt stage.
Is constantly monitored by The console unit 16 controls the entire exposure apparatus including these main units. The above is the outline of the projection exposure apparatus to which the embodiment of the present invention is applied.

【0016】次に、本発明の第1の実施例について、具
体的に説明していく。図2は、本体構造体がウエハステ
ージがステップしたことにより変形している様子を示
す。この図では、ステッパの構造体変形に関与する主な
ユニットや部材を強調して示すため、照明系、レチクル
ステージおよびアライメント計測系等は図示していな
い。
Next, the first embodiment of the present invention will be specifically described. FIG. 2 shows a state in which the main body structure is deformed by the step of the wafer stage. In this figure, the illumination system, reticle stage, alignment measurement system, and the like are not shown in order to emphasize main units and members involved in the deformation of the structure of the stepper.

【0017】同図において、6は投影レンズ、20は投
影レンズ6と本体構造体8を接合する部材、14は支柱
に取り付けられたレーザ干渉計、18はウエハ、12は
ウエハチャック、17はバーミラー、13はθzチルト
ステージ、15はxyステージ、25はステージ定盤、
21、22は床からの振動を除振するための除振装置(
以下、マウントという)である。マウントは図では2台
示しているのみであるが、通常4台もしくは3台で本体
を支持している。本実施例のマウントは圧縮空気をエネ
ルギー源として、空気バネアクチュエータの内圧を、本
体の加速度等でフィードバック制御することにより、除
振機能を実現している。23はマウント21、22を介
し、本体を搭載する本体支持板である。
In the figure, 6 is a projection lens, 20 is a member for joining the projection lens 6 and the main body structure 8, 14 is a laser interferometer mounted on a column, 18 is a wafer, 12 is a wafer chuck, and 17 is a bar mirror. , 13 is a θz tilt stage, 15 is an xy stage, 25 is a stage surface plate,
21 and 22 are vibration damping devices for vibration damping from the floor (
Hereinafter, this is referred to as mount). Although only two mounts are shown in the figure, usually four or three mounts support the main body. The mount according to the present embodiment realizes a vibration isolation function by performing feedback control of the internal pressure of the air spring actuator using the compressed air as an energy source and the acceleration of the main body. Reference numeral 23 denotes a main body support plate on which the main body is mounted via the mounts 21 and 22.

【0018】この図を用いて、ウエハステージがステッ
プした場合の本体構造体8が変形するメカニズムを説明
する。ウエハステージがx方向にステップすると、加
速、減速の反力が本体構造体8に加わり、本体が変形
し、かつ振動する。すると、本体構造体8が水平方向に
引っ張られたり、圧縮されたり、曲げられたりして、本
体構造体8に静的、動的な変形が図2のように生じるこ
とになる。
The mechanism by which the main body structure 8 is deformed when the wafer stage steps will be described with reference to FIG. When the wafer stage steps in the x direction, a reaction force of acceleration and deceleration is applied to the main body structure 8, and the main body is deformed and vibrates. Then, the main body structure 8 is pulled, compressed, or bent in the horizontal direction, and static and dynamic deformation occurs in the main body structure 8 as shown in FIG.

【0019】以上のように、マウント圧力変動によって
構造体に変形が生ずると、装置性能に大きな影響を与え
ることになる。つまり、構造体には投影レンズ、レーザ
干渉計が直接取り付けられているため、図2のように本
体構造体8が変形すると、投影レンズ6の光軸と干渉計
14の光軸の相対距離が変化する。一方、ウエハステー
ジは位置サーボがかかっているので、常に目標位置に位
置決めされる。従って、レーザ干渉計の計測自体は正し
いにも関わらず、投影レンズ光軸と干渉計光軸の相対距
離が変化したり、投影レンズ光軸とアライメント計測計
の相対距離が変化することにより位置誤差の生じている
状態でアライメント計測や露光がなされてしまうのであ
る。投影レンズ光軸と干渉計光軸の相対距離が変化する
ことで生ずる問題としては、ウエハステージが干渉計計
測値に従って形作る格子模様、すなわちステージ格子の
変動が挙げられる。例えば、グローバルアライメント時
のステージ格子と、その後のステップアンドリピート時
のステージ格子が異なる場合、あるいはレイヤ毎にステ
ージ格子が異なってしまうような場合である。このよう
な場合、それまでのレイヤで焼き付けられてきたショッ
ト配置と異なる位置にショットが焼き付けられるため、
装置としての重ね合わせ精度が低下する。
As described above, when the structure is deformed due to the fluctuation of the mounting pressure, the performance of the apparatus is greatly affected. That is, since the projection lens and the laser interferometer are directly attached to the structure, when the main body structure 8 is deformed as shown in FIG. 2, the relative distance between the optical axis of the projection lens 6 and the optical axis of the interferometer 14 becomes larger. Change. On the other hand, since the position servo is applied to the wafer stage, it is always positioned at the target position. Therefore, although the measurement itself of the laser interferometer is correct, the relative error between the projection lens optical axis and the interferometer optical axis changes, or the relative distance between the projection lens optical axis and the alignment measurement meter changes, resulting in a positional error. In such a state, alignment measurement and exposure are performed. A problem caused by a change in the relative distance between the optical axis of the projection lens and the optical axis of the interferometer is a lattice pattern formed by the wafer stage according to the interferometer measurement values, that is, a fluctuation of the stage lattice. For example, there is a case where the stage grating at the time of global alignment is different from the stage grating at the time of subsequent step and repeat, or a case where the stage grating is different for each layer. In such a case, the shot is burned at a position different from the shot arrangement burned in the previous layer,
The overlay accuracy as a device is reduced.

【0020】そこで、本実施例では、マウントが本体構
造体に加える作用力とステージステップによる作用力
(本実施例では圧力であるが)をリアルタイムで計測
し、その計測値に基づいて、予め実験や数値シミュレー
ション等で圧力−ステージ位置誤差、圧力−アライメン
ト計測誤差の関係を把握しておくことにより、リアルタ
イムでステージ格子、アライメント精度の誤差を補正す
るというものである。
Therefore, in the present embodiment, the acting force applied to the main body structure by the mount and the acting force (in this embodiment, pressure) in the stage step are measured in real time, and an experiment is performed in advance based on the measured value. By comprehending the relationship between the pressure-stage position error and the pressure-alignment measurement error through numerical simulations or the like, errors in the stage lattice and alignment accuracy are corrected in real time.

【0021】本実施例では、まず、1stレイヤ露光の
段階で、本発明に係る誤差推定手法により、マウント圧
力変動に影響されないショット配列を得ることが出来
る。次に、2ndレイヤ以降の露光動作では、グローバ
ルアライメント計測の際、同様の誤差推定手法によりア
ライメント計測値を補正する。そして、その補正値から
通常の統計処理を施し、各ショットの目標座標が計算さ
れる。次に、各ショットへの移動はこの座標に基づいて
行なわれるが、位置決めの際にも本体に作用する力を計
測することにより、本誤差推定手法により常に各ショッ
ト位置の補正量を計算し、それに補正をかける。このよ
うに、1stレイヤの各ショット位置決めの段階、2n
dレイヤ以降のグローバルアライメント計測の段階と、
各ショットの位置決めの段階で、本体に作用する力の変
動により生ずる誤差を常に補正することにより、ウエハ
ステージの配列精度を向上させ、良好な重ね合わせ精度
を維持することが可能となる。
In the present embodiment, first, at the stage of the first layer exposure, a shot arrangement which is not affected by the mount pressure fluctuation can be obtained by the error estimating method according to the present invention. Next, in the exposure operation of the second and subsequent layers, at the time of global alignment measurement, the alignment measurement value is corrected by the same error estimation method. Then, normal statistical processing is performed from the correction value, and the target coordinates of each shot are calculated. Next, movement to each shot is performed based on these coordinates, but by measuring the force acting on the main body also at the time of positioning, the correction amount of each shot position is always calculated by this error estimation method, Correct it. As described above, each shot positioning step of the first layer, 2n
the stage of global alignment measurement after the d layer,
At the stage of positioning each shot, by always correcting the error caused by the fluctuation of the force acting on the main body, it is possible to improve the alignment accuracy of the wafer stage and maintain a good overlay accuracy.

【0022】また、本実施例の応用として、スループッ
ト向上を目的としたウエハステージのスピードアップが
考えられる。ウエハステージの加減速が大きくなると、
当然のことながらステージが本体に作用する反力も大き
くなり、本体を制振するためにマウントが本体に作用さ
せる力も大きくなることから、本体構造体の変形が予想
される。このような場合、本実施例では、前述のように
ウエハを処理する各段階、すなわち、各ショット位置決
めの段階、アライメント計測の段階で大きく変動するマ
ウント圧力の変動を計測し、それによる誤差成分を予測
することができる。これにより、装置の重ね合わせ精度
を維持しつつ、スループットを大幅に向上させることも
可能である。
Further, as an application of this embodiment, it is conceivable to increase the speed of the wafer stage for the purpose of improving the throughput. When the acceleration / deceleration of the wafer stage increases,
As a matter of course, the reaction force acting on the main body by the stage also increases, and the force applied by the mount to the main body to dampen the main body also increases, so that deformation of the main body structure is expected. In such a case, in this embodiment, as described above, at each stage of processing the wafer, that is, at each shot positioning stage, at the stage of alignment measurement, the fluctuation of the mount pressure which fluctuates greatly is measured, and the error component due to this is measured. Can be predicted. As a result, it is possible to greatly improve the throughput while maintaining the overlay accuracy of the apparatus.

【0023】以上の実施例によれば、予め本体構造体変
形の原因となるマウント圧力とアライメント誤差、およ
びステージ位置誤差の関係を把握しておくことで、実際
の露光シーケンスの際、マウント圧力をモニタし、グロ
ーバルアライメント時に発生する構造体変形による計測
誤差を補正し、さらにステップアンドリピート時に発生
する構造体変形によるステージ位置決め誤差を補正する
ことにより、マウント圧力変動の影響を受けない、高い
重ね合わせ精度を有する投影露光装置を提供することが
出来る。
According to the above embodiment, the relationship between the mounting pressure, the alignment error, and the stage position error that causes the deformation of the main body structure is grasped in advance, so that the mounting pressure can be reduced during the actual exposure sequence. Monitors, corrects measurement errors due to structural deformations that occur during global alignment, and corrects stage positioning errors due to structural deformations that occur during step-and-repeat. A projection exposure apparatus having high accuracy can be provided.

【0024】[0024]

【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した露光装
置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施
例を説明する。図3は微小デバイス(ICやLSI等の
半導体チップ、液晶パネル、CCD、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1
(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行なう。ス
テップ2(マスク製作)では設計したパターンを形成し
たマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ製造)
ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディン
グ)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含
む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷(ステップ7)される。
[Embodiment of Device Production Method] Next, an embodiment of a device production method using the above-described exposure apparatus or exposure method will be described. FIG. 3 shows a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head,
2 shows a flow of manufacturing a micromachine or the like. Step 1
In (Circuit Design), a device pattern is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the designed pattern. Step 3 (wafer manufacturing)
Then, a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step 4 (wafer process) is called a pre-process,
An actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0025】図4は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン
打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では露光装置によってマスクの回路パ
ターンをウエハに焼付露光する。ステップ17(現像)
では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチ
ング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。
ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで
不要となったレジストを取り除く。これらのステップを
繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パ
ターンが形成される。本実施例の生産方法を用いれば、
従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コスト
に製造することができる。
FIG. 4 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer. Step 17 (development)
Then, the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed.
In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the production method of this embodiment,
A highly integrated device, which was conventionally difficult to manufacture, can be manufactured at low cost.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、構造体の高剛性化に重
点を置く必要性がなくなり、構造体重量の増加を抑制す
ることが出来る。本発明の実施に当たっては、大輻な設
計変更は不要であり、センサの取り付けと計測制御ソフ
トの改良だけで対応できるため、実施は比較的簡単であ
る。
According to the present invention, there is no need to focus on increasing the rigidity of the structure, and an increase in the weight of the structure can be suppressed. Implementation of the present invention does not require drastic design changes, and can be dealt with only by mounting sensors and improving measurement control software, so implementation is relatively simple.

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

【図1】 本発明の一実施例を適用した半導体露光装置
の主要なユニットを模式的に表わした図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing main units of a semiconductor exposure apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.

【図2】 本体構造体がステージステップにより変形し
ている様子を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a state in which a main body structure is deformed by a stage step.

【図3】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a flow of manufacturing a micro device.

【図4】 図3におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a detailed flow of a wafer process in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:照明系、2:レチクル、5:アライメントスコー
プ、6:投影レンズ、7:結像性能補正ユニット、8:
本体構造体、10,11:フォーカス、チルト計測器、
12:ウエハチャック、13:チルトステージ、14:
レーザ干渉計、15:xyステージ、16:コンソール
ユニット、17:バーミラー、18:ウエハ、21,2
2:マウント。
1: illumination system, 2: reticle, 5: alignment scope, 6: projection lens, 7: imaging performance correction unit, 8:
Main body structure 10, 11: Focus, tilt measuring instrument,
12: wafer chuck, 13: tilt stage, 14:
Laser interferometer, 15: xy stage, 16: console unit, 17: bar mirror, 18: wafer, 21 and 22
2: Mount.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−124843(JP,A) 特開 平5−121294(JP,A) 特開 平9−4677(JP,A) 特開 平8−264430(JP,A) 特開 平8−88167(JP,A) 特開 平7−307279(JP,A) 特開 平11−8189(JP,A) 特開 平5−335205(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 G12B 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-8-124845 (JP, A) JP-A-5-121294 (JP, A) JP-A-9-4677 (JP, A) JP-A 8- 264430 (JP, A) JP-A-8-88167 (JP, A) JP-A-7-307279 (JP, A) JP-A-11-8189 (JP, A) JP-A-5-335205 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 9/00 G12B 5/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 投影光学系と、基板を搭載して該投影光
学系の光軸に垂直な方向に移動可能な基板ステージと、
該投影光学系および基板ステージを支持する本体構造体
と、該本体構造体を支持するとともに床からの振動を除
振するための除振装置と、前記基板ステージに搭載され
た基板を所定の複数のショット位置に順次移動すべく該
基板ステージを位置決めし、各ショット位置に位置決め
後、原版上の回路パターンを所定波長の照明光で照明
し、該基板ステージ上の基板上に前記投影光学系を介し
て投影露光する制御手段とを具備する投影露光装置にお
いて、 前記除振装置から前記本体構造体に作用する力を計測す
る手段と、該計測手段の計測結果に基づいて前記ステー
ジの位置決めを補正する手段を設けたことを特徴とする
投影露光装置。
1. A projection optical system, a substrate stage mounted with a substrate and movable in a direction perpendicular to an optical axis of the projection optical system,
A main body structure supporting the projection optical system and the substrate stage, a vibration isolator for supporting the main body structure and isolating vibrations from the floor, and a plurality of substrates mounted on the substrate stage. The substrate stage is positioned to sequentially move to the shot positions, and after positioning at each shot position, the circuit pattern on the original is illuminated with illumination light of a predetermined wavelength, and the projection optical system is placed on the substrate on the substrate stage. A projection exposure apparatus having control means for projecting and exposing through a device, wherein: a means for measuring a force acting on the main body structure from the vibration isolation device; and correcting the positioning of the stage based on a measurement result of the measurement means. A projection exposure apparatus, comprising:
【請求項2】 前記補正手段は、実際の露光に際し、前
記本体構造体に作用する力を常にモニタし、予め実験ま
たは数値シミュレーションにより導かれた前記作用力と
ステージ精度との関係式に基づいて前記基板ステージの
位置決めに補正をかけることを特徴とする請求項1記載
の投影露光装置。
2. The correction means constantly monitors a force acting on the main body structure during an actual exposure, and based on a relational expression between the acting force and the stage accuracy, which is derived in advance by an experiment or a numerical simulation. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the positioning of the substrate stage is corrected.
【請求項3】 前記補正手段は、実際の露光に際し、前
記本体構造体に作用する力を常にモニタし、予め実験ま
たは数値シミュレーションにより導かれた前記作用力と
前記基板のアライメント誤差およびステージ精度との関
係式に基づいて前記基板のアライメント計測および前記
基板ステージの位置決めに補正をかけることを特徴とす
る請求項1記載の投影露光装置。
3. The correction means constantly monitors a force acting on the main body structure during an actual exposure, and calculates the acting force, the alignment error of the substrate, and the stage accuracy, which are preliminarily obtained by experiments or numerical simulations. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the alignment measurement of the substrate and the positioning of the substrate stage are corrected based on the relational expression.
【請求項4】 前記各ショット位置に位置決め後、前記
照明光下で前記投影光学系に対し前記原版と基板とを同
期して走査することにより投影露光を行なうことを特徴
とする請求項1〜3のいずれかに記載の投影露光装置。
4. The method according to claim 1, wherein after positioning at each of the shot positions, projection exposure is performed by synchronously scanning the original and the substrate with respect to the projection optical system under the illumination light. 4. The projection exposure apparatus according to any one of 3.
【請求項5】 前記除振装置がアクチュエータとして空
気バネを用い、前記計測手段が圧力計を用いたものであ
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の投
影露光装置。
5. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the vibration isolation device uses an air spring as an actuator, and the measurement unit uses a pressure gauge.
【請求項6】 投影光学系と、基板を搭載して該投影光
学系の光軸に垂直な方向に移動可能な基板ステージと、
該投影光学系および基板ステージを支持する本体構造体
と、該本体構造体を支持するとともに該本体構造体の振
動を制振しかつ床からの振動を除振するための除振装置
とを具備する投影露光装置を用い、前記基板ステージに
搭載された基板を所定の複数のショット位置に順次移動
すべく該基板ステージを位置決めし、各ショット位置に
位置決め後、原版上の回路パターンを所定波長の照明光
で照明し、該基板ステージ上の基板上に前記投影光学系
を介して投影露光する投影露光方法において、 前記除振装置から前記本体構造体に作用する力を計測
し、該計測結果に基づいて前記ステージの位置決めを補
正することを特徴とする投影露光方法。
6. A projection optical system, a substrate stage mounted with a substrate and movable in a direction perpendicular to an optical axis of the projection optical system,
A main body structure that supports the projection optical system and the substrate stage; and a vibration damping device that supports the main body structure, damps vibration of the main body structure, and damps vibration from the floor. Using a projection exposure apparatus, the substrate stage is positioned so as to sequentially move the substrate mounted on the substrate stage to a plurality of predetermined shot positions, and after positioning at each shot position, the circuit pattern on the original plate has a predetermined wavelength. In a projection exposure method of illuminating with illumination light and projecting and exposing the substrate on the substrate stage via the projection optical system, a force acting on the main body structure from the vibration isolation device is measured, and And correcting the positioning of the stage based on the projection exposure method.
【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載の投影露
光装置または請求項6に記載の投影露光方法を用いて製
造したことを特徴とする半導体デバイス。
7. A semiconductor device manufactured by using the projection exposure apparatus according to claim 1 or the projection exposure method according to claim 6.
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