JP3429783B2 - パターン露光方法およびその装置 - Google Patents
パターン露光方法およびその装置Info
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- JP3429783B2 JP3429783B2 JP00075792A JP75792A JP3429783B2 JP 3429783 B2 JP3429783 B2 JP 3429783B2 JP 00075792 A JP00075792 A JP 00075792A JP 75792 A JP75792 A JP 75792A JP 3429783 B2 JP3429783 B2 JP 3429783B2
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- optical system
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微細な回路パタ−ンを露
光するパターン露光方法およそのび装置に係り、特に、
パタ−ンの線幅が0.5μm以下の回路パタ−ンを、露
光中の低周波振動等に影響されることなく、高い精度の
線幅で、しかも高精度に重ね合わせるのに好適なパタ−
ン露光方法およびその装置に関する。
光するパターン露光方法およそのび装置に係り、特に、
パタ−ンの線幅が0.5μm以下の回路パタ−ンを、露
光中の低周波振動等に影響されることなく、高い精度の
線幅で、しかも高精度に重ね合わせるのに好適なパタ−
ン露光方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体の回路パタ−ンの線幅は、従来
0.8μmであったため、該パタ−ンの線幅のばらつき
は±0.08μm、アライメント精度もほぼこの値と同
程度で足りていた。このため従来は、ウエハをステップ
アンドリピ−トで移動させながら、レチクルのパタ−ン
をウエハ上に1/5に縮小露光する際、ステップ移動後
に若干の時間を置いて露光を開始するようにすれば、ス
テップ移動に伴う振動も上記精度内に収まり、所定の目
標精度にパタ−ンを露光することが可能であった。とこ
ろが、パタ−ンの線幅の微細化要求は急速に進んでお
り、0.5〜0.3μmの線幅の時代になりつつある。
0.8μmであったため、該パタ−ンの線幅のばらつき
は±0.08μm、アライメント精度もほぼこの値と同
程度で足りていた。このため従来は、ウエハをステップ
アンドリピ−トで移動させながら、レチクルのパタ−ン
をウエハ上に1/5に縮小露光する際、ステップ移動後
に若干の時間を置いて露光を開始するようにすれば、ス
テップ移動に伴う振動も上記精度内に収まり、所定の目
標精度にパタ−ンを露光することが可能であった。とこ
ろが、パタ−ンの線幅の微細化要求は急速に進んでお
り、0.5〜0.3μmの線幅の時代になりつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、パタ−ンの線
幅が0.5〜0.3μmに微細化すると、ステップ移動
後かなりの時間を経過しても、そして、露光装置の除震
機構が作動しても数ヘルツ以下の低周波数の振動が残留
する。これは露光装置の剛性をかなり高めても同様で、
前記周波数や構造物の共振周波数に相当する振動が僅か
ではあるが残留する。このため、マスクまたはレチク
ル,投影光学系およびウエハの3者の相対的な位置は、
僅かではあるが常時変化している。従って、露光をアラ
イメントを行なった後に開始しても、アライメントと露
光開始との間にレチクル像とウエハの相対位置がずれて
しまう問題があり、また、露光時間そのものが0.2〜
0.4秒程度となるため、露光中にレチクル像とウエハ
の相対位置が変化していく状態下で露光されることにな
り、パタ−ンの線幅のばらつきや、重ね合わせ精度の低
下が避けられず、所定の目標精度が得られないという問
題点を有していた。
幅が0.5〜0.3μmに微細化すると、ステップ移動
後かなりの時間を経過しても、そして、露光装置の除震
機構が作動しても数ヘルツ以下の低周波数の振動が残留
する。これは露光装置の剛性をかなり高めても同様で、
前記周波数や構造物の共振周波数に相当する振動が僅か
ではあるが残留する。このため、マスクまたはレチク
ル,投影光学系およびウエハの3者の相対的な位置は、
僅かではあるが常時変化している。従って、露光をアラ
イメントを行なった後に開始しても、アライメントと露
光開始との間にレチクル像とウエハの相対位置がずれて
しまう問題があり、また、露光時間そのものが0.2〜
0.4秒程度となるため、露光中にレチクル像とウエハ
の相対位置が変化していく状態下で露光されることにな
り、パタ−ンの線幅のばらつきや、重ね合わせ精度の低
下が避けられず、所定の目標精度が得られないという問
題点を有していた。
【0004】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
低周波の振動が残留して露光中にレチクル像とウエハと
の相対位置の変化が発生しても、パタ−ンの線幅のばら
つきや、重ね合わせ精度の低下を防止することができ、
パタ−ンの線幅が0.5μm以下の回路パタ−ンを、高
い精度の線幅で、しかも高精度に重ね合わせることがで
きるパターン露光方法およびその装置を提供することを
目的とする。
低周波の振動が残留して露光中にレチクル像とウエハと
の相対位置の変化が発生しても、パタ−ンの線幅のばら
つきや、重ね合わせ精度の低下を防止することができ、
パタ−ンの線幅が0.5μm以下の回路パタ−ンを、高
い精度の線幅で、しかも高精度に重ね合わせることがで
きるパターン露光方法およびその装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のパターン露光方法は、マスクまたはレチク
ルに露光光を照射し、該マスクまたはレチクル上のパタ
−ンの透過光または反射光を、投影光学系を介してウエ
ハ上に投影露光するパタ−ン露光方法において、前記投
影露光中に前記ウエハを保持するステ−ジ,投影光学
系,マスクまたはレチクルを保持するステ−ジのうちの
少なくともいずれか2つ以上の位置を計測することによ
り前記パタ−ンの投影光学系を介した投影像とウエハと
の間の振動に伴う相対位置の変位量を求め、該求めた相
対位置の変位量の情報からウエハを保持するステ−ジま
たは/およびマスクまたはレチクルを保持するステ−ジ
の補正変位量を求め、該求めた補正変位量に応じてウエ
ハを保持するステ−ジまたは/およびマスクまたはレチ
クルを保持するステ−ジを補正変位させることにより、
前記投影像とウエハとの間の相対位置を補正しながら前
記投影露光を行う構成にしたものである。
め、本発明のパターン露光方法は、マスクまたはレチク
ルに露光光を照射し、該マスクまたはレチクル上のパタ
−ンの透過光または反射光を、投影光学系を介してウエ
ハ上に投影露光するパタ−ン露光方法において、前記投
影露光中に前記ウエハを保持するステ−ジ,投影光学
系,マスクまたはレチクルを保持するステ−ジのうちの
少なくともいずれか2つ以上の位置を計測することによ
り前記パタ−ンの投影光学系を介した投影像とウエハと
の間の振動に伴う相対位置の変位量を求め、該求めた相
対位置の変位量の情報からウエハを保持するステ−ジま
たは/およびマスクまたはレチクルを保持するステ−ジ
の補正変位量を求め、該求めた補正変位量に応じてウエ
ハを保持するステ−ジまたは/およびマスクまたはレチ
クルを保持するステ−ジを補正変位させることにより、
前記投影像とウエハとの間の相対位置を補正しながら前
記投影露光を行う構成にしたものである。
【0006】そして、前記相対位置の変位量を、前記振
動の主要周波数の数倍以上の周波数を有するサンプリン
グ周波数によりサンプリングして計測することにより求
めることが望ましい。また、前記投影露光中の補正変位
を、前記計測により予め得られている過去のサンプリン
グデ−タを使用して制御するように構成しても、予測制
御により制御するように構成してもよい。
動の主要周波数の数倍以上の周波数を有するサンプリン
グ周波数によりサンプリングして計測することにより求
めることが望ましい。また、前記投影露光中の補正変位
を、前記計測により予め得られている過去のサンプリン
グデ−タを使用して制御するように構成しても、予測制
御により制御するように構成してもよい。
【0007】
更に又、前記位置の計測を、前記投影光学
系の光軸に直交し、互いに直交する2軸の方向で行う構
成にしても、前記ウエハ上のパターンと前記マスクまた
はレチクル上のパターンを使用して行う構成にしてもよ
い。更には、前記位置の計測を、前記投影光学系の光軸
に垂直な方向で、かつ前記ウエハを保持するステージ,
または/および前記マスクまたはレチクルを保持するス
テージと前記投影光学系とにより行い、該投影光学系の
位置変位量の計測を、前記マスクまたはレチクルとウエ
ハとの間の距離を該投影光学系の倍率の比で内分する位
置で行う構成にしてもよい。
系の光軸に直交し、互いに直交する2軸の方向で行う構
成にしても、前記ウエハ上のパターンと前記マスクまた
はレチクル上のパターンを使用して行う構成にしてもよ
い。更には、前記位置の計測を、前記投影光学系の光軸
に垂直な方向で、かつ前記ウエハを保持するステージ,
または/および前記マスクまたはレチクルを保持するス
テージと前記投影光学系とにより行い、該投影光学系の
位置変位量の計測を、前記マスクまたはレチクルとウエ
ハとの間の距離を該投影光学系の倍率の比で内分する位
置で行う構成にしてもよい。
【0008】一方、本発明のパターン露光装置は、露光
光源を有し、該露光光源よりの出射光をマスクまたはレ
チクルに照射する露光照明系および該マスクまたはレチ
クルに対する露光光をON−OFF制御可能なシャッタ
機能とを備えた露光光学系と、前記マスクまたはレチク
ルを透過または反射した光をウエハ上に投影露光する投
影光学系と、前記マスクまたはレチクルを保持するレチ
クルステ−ジと、前記ウエハを保持するウエハステ−ジ
と、ウエハとマスクまたはレチクルとの相対的な位置を
検出するアライメント検出系とからなるパタ−ン露光装
置において、前記シャッタ機能がONの露光状態下で、
前記ウエハを保持するステ−ジ,投影光学系,マスクま
たはレチクルを保持するステ−ジのうちの少なくともい
ずれか2つ以上の位置を計測することにより前記パタ−
ンの投影光学系を介した投影像とウエハとの間の振動に
伴う相対位置の変位量を求める変位検出系と、該変位検
出系で求めた相対位置の変位量の情報からウエハを保持
するステ−ジまたは/およびマスクまたはレチクルを保
持するステ−ジの補正変位量を算出する補正変位量算出
手段と、前記投影光学系で前記マスクまたはレチクルを
透過または反射した光をウエハ上に投影露光していると
きに前記補正変位量算出手段で算出した補正変位量の情
報に応じてウエハを保持するステ−ジまたは/およびマ
スクまたはレチクルを保持するステ−ジを補正変位させ
ることにより、前記投影露光中に前記投影像とウエハと
の間の相対位置を補正制御する制御手段とを具備したも
のである。
光源を有し、該露光光源よりの出射光をマスクまたはレ
チクルに照射する露光照明系および該マスクまたはレチ
クルに対する露光光をON−OFF制御可能なシャッタ
機能とを備えた露光光学系と、前記マスクまたはレチク
ルを透過または反射した光をウエハ上に投影露光する投
影光学系と、前記マスクまたはレチクルを保持するレチ
クルステ−ジと、前記ウエハを保持するウエハステ−ジ
と、ウエハとマスクまたはレチクルとの相対的な位置を
検出するアライメント検出系とからなるパタ−ン露光装
置において、前記シャッタ機能がONの露光状態下で、
前記ウエハを保持するステ−ジ,投影光学系,マスクま
たはレチクルを保持するステ−ジのうちの少なくともい
ずれか2つ以上の位置を計測することにより前記パタ−
ンの投影光学系を介した投影像とウエハとの間の振動に
伴う相対位置の変位量を求める変位検出系と、該変位検
出系で求めた相対位置の変位量の情報からウエハを保持
するステ−ジまたは/およびマスクまたはレチクルを保
持するステ−ジの補正変位量を算出する補正変位量算出
手段と、前記投影光学系で前記マスクまたはレチクルを
透過または反射した光をウエハ上に投影露光していると
きに前記補正変位量算出手段で算出した補正変位量の情
報に応じてウエハを保持するステ−ジまたは/およびマ
スクまたはレチクルを保持するステ−ジを補正変位させ
ることにより、前記投影露光中に前記投影像とウエハと
の間の相対位置を補正制御する制御手段とを具備したも
のである。
【0009】そして、前記変位検出系を、前記ウエハを
保持するステ−ジ,投影光学系,レチクルを保持するス
テ−ジの3つのうち、少なくともいずれか2つ以上によ
り前記投影光学系の光軸に垂直で互いに直交する2軸の
方向の変位量を計測可能に構成することが好ましく、ま
た、前記変位検出系を、前記投影光学系の光軸に垂直な
方向の変位量を、前記ウエハを保持するステ−ジ,また
は/および前記レチクルを保持するステ−ジと投影光学
系とにより計測可能に構成するとともに、前記投影光学
系による相対位置の変位量の計測を、前記マスクまたは
レチクルとウエハとの間の距離を該投影光学系の倍率の
比で内分する位置で行う構成にするとよい。さらに、前
記アライメント検出系を、前記ウエハ上のパタ−ンと前
記マスクまたはレチクル上のパタ−ンとを使用して前記
ウエハとマスクまたはレチクルとの相対的な位置を検出
可能に構成することが望ましい。
保持するステ−ジ,投影光学系,レチクルを保持するス
テ−ジの3つのうち、少なくともいずれか2つ以上によ
り前記投影光学系の光軸に垂直で互いに直交する2軸の
方向の変位量を計測可能に構成することが好ましく、ま
た、前記変位検出系を、前記投影光学系の光軸に垂直な
方向の変位量を、前記ウエハを保持するステ−ジ,また
は/および前記レチクルを保持するステ−ジと投影光学
系とにより計測可能に構成するとともに、前記投影光学
系による相対位置の変位量の計測を、前記マスクまたは
レチクルとウエハとの間の距離を該投影光学系の倍率の
比で内分する位置で行う構成にするとよい。さらに、前
記アライメント検出系を、前記ウエハ上のパタ−ンと前
記マスクまたはレチクル上のパタ−ンとを使用して前記
ウエハとマスクまたはレチクルとの相対的な位置を検出
可能に構成することが望ましい。
【0010】
【作用】上記構成としたことにより、マスクまたはレチ
クル(以下、単にレチクルという)上のパターンの投影
像とウエハとの間の振動に伴う相対位置の微小変位量
が、変位検出系によりレチクル,投影光学系,ウエハの
それぞれについて投影光学系の光軸に垂直方向に、投影
露光中においても計測可能になる。この場合、投影光学
系における変位計測位置を、レチクルとウエハとの間の
距離を5対1に内分した位置にすると、投影光学系とウ
エハとの両者が変位しないでレチクルのみがΔLr変位
した場合におけるウエハ上でのレチクル像の変位量は−
1/5ΔLrとなり、また、投影光学系のみがΔLi変
位した場合のウエハ上でのレチクル像の変位量は6/5
ΔLiとなることから、投影露光中に計測すべき全変位
量ΔLは次式で与えられる、 ΔL=ΔLw+6/5ΔLi−1/5ΔLr ……(1) ここで、ΔLwはウエハにおける基準位置(例えばチッ
プの中心)との微小変位量である。
クル(以下、単にレチクルという)上のパターンの投影
像とウエハとの間の振動に伴う相対位置の微小変位量
が、変位検出系によりレチクル,投影光学系,ウエハの
それぞれについて投影光学系の光軸に垂直方向に、投影
露光中においても計測可能になる。この場合、投影光学
系における変位計測位置を、レチクルとウエハとの間の
距離を5対1に内分した位置にすると、投影光学系とウ
エハとの両者が変位しないでレチクルのみがΔLr変位
した場合におけるウエハ上でのレチクル像の変位量は−
1/5ΔLrとなり、また、投影光学系のみがΔLi変
位した場合のウエハ上でのレチクル像の変位量は6/5
ΔLiとなることから、投影露光中に計測すべき全変位
量ΔLは次式で与えられる、 ΔL=ΔLw+6/5ΔLi−1/5ΔLr ……(1) ここで、ΔLwはウエハにおける基準位置(例えばチッ
プの中心)との微小変位量である。
【0011】上記計測時におけるサンプリングは、残留
している微小振動の主要周波数の4倍以上の周波数で行
われるから、該振動の振幅と位相との概略を把握するこ
とが可能になり、所定の計測精度を得ることができる。
例えば、ウエハステ−ジのステップ移動直後に残留する
数十〜百数十Hzの早く減衰する比較的周波数の高い振
動が十分に減衰した後に露光を行う場合には、露光装置
の除震機能でも減衰し切れない数Hzの振動の影響除去
のために、該数Hzの4倍以上の十数Hz以上のサンプ
リング周波数で行い、上記ステップ移動後の残留振動の
完全な減衰を待たずに露光する場合には、前記数十〜百
数十Hzの4倍以上の数百Hzのサンプリング周波数で
行われる。
している微小振動の主要周波数の4倍以上の周波数で行
われるから、該振動の振幅と位相との概略を把握するこ
とが可能になり、所定の計測精度を得ることができる。
例えば、ウエハステ−ジのステップ移動直後に残留する
数十〜百数十Hzの早く減衰する比較的周波数の高い振
動が十分に減衰した後に露光を行う場合には、露光装置
の除震機能でも減衰し切れない数Hzの振動の影響除去
のために、該数Hzの4倍以上の十数Hz以上のサンプ
リング周波数で行い、上記ステップ移動後の残留振動の
完全な減衰を待たずに露光する場合には、前記数十〜百
数十Hzの4倍以上の数百Hzのサンプリング周波数で
行われる。
【0012】上記サンプリングデータは露光中常に微動
制御手段にフィードバックされ、残留振動が制御され
る。そして、この制御状態下でレチクル像に対するウエ
ハのずれ、すなわち前記計測された全変位量ΔLを、該
微動制御手段によりウエハステージまたはレチクルステ
ージの一方、或いは両方を微動させて補正する。この補
正により、前記僅かではあるが常時発生しているレチク
ル,投影光学系,ウエハの3者の相対的な位置変化があ
っても、レチクル像とウエハとが精度よく重ね合わさ
れ、パタ−ンの線幅が0.5μm以下の回路パタ−ンで
あっても、高精度の線幅並びにアライメント精度で露光
することが可能になる。
制御手段にフィードバックされ、残留振動が制御され
る。そして、この制御状態下でレチクル像に対するウエ
ハのずれ、すなわち前記計測された全変位量ΔLを、該
微動制御手段によりウエハステージまたはレチクルステ
ージの一方、或いは両方を微動させて補正する。この補
正により、前記僅かではあるが常時発生しているレチク
ル,投影光学系,ウエハの3者の相対的な位置変化があ
っても、レチクル像とウエハとが精度よく重ね合わさ
れ、パタ−ンの線幅が0.5μm以下の回路パタ−ンで
あっても、高精度の線幅並びにアライメント精度で露光
することが可能になる。
【0013】なお、ウエハステージ等を微動制御する
際、前記サンプリングデータのほか、露光装置の機構の
固有の振動特性を考慮した予め得られている複数のサン
プル点のデ−タを利用して予測制御を行なうことによ
り、更に精度の高い露光を行うことができる。
際、前記サンプリングデータのほか、露光装置の機構の
固有の振動特性を考慮した予め得られている複数のサン
プル点のデ−タを利用して予測制御を行なうことによ
り、更に精度の高い露光を行うことができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3を
参照して説明する。図1はパターン露光装置の概略構成
を示す図、図2は露光パターンの各部の変位状態を示す
図、図3はステップ移動後の残留振動と計測・露光のタ
イミンクグとの関係を示す図である。
参照して説明する。図1はパターン露光装置の概略構成
を示す図、図2は露光パターンの各部の変位状態を示す
図、図3はステップ移動後の残留振動と計測・露光のタ
イミンクグとの関係を示す図である。
【0015】図1において、1は露光光源を含む露光光
学系で、この中には露光光源よりの出射光をレチクルス
テージ3上に載置されたレチクル2に照射する露光照明
系と、レチクル2に対する露光光11をON−OFF制
御可能なシャッタ機能とを備えている。4はレチクル2
を透過した光をウエハステージ6に載置されたウエハ5
上に縮小して投影露光する縮小レンズを含む投影光学系
で、既にパターンの形成されているウエハ5の表面にレ
チクル2上のパターンの1/5倍の像を結ぶように構成
されている。7はウエハ5に形成されているパターンと
レチクル2のパターンとの相対的な位置を検出するアラ
イメント検出系、8はアライメント検出光で、該検出方
法は、前記相対的な位置が露光位置にて検出可能な方
法、例えば、特公昭63−60525号公報や特開昭6
1−220326号公報に記載されている方法が用いら
れる。検出にはCCD一次元撮像素子が使用され、検出
されたデータは高速にAD変換され、ディジタル・シグ
ナル・プロセッサ(DSP)を使用して数msのサンプ
リング周期で検出するように構成されている。また、ア
ライメント検出系7はアライメント検出光8に露光光1
1と同一波長の光を用いているため、アライメント検出
を長時間行うとレジストが感光するので、アライメント
検出を短時間で行い、その後はアライメント検出光8を
遮光して、ウエハ5に入射されないようにしている。9
は前記シャッタ機能がONの露光状態下で、レチクル2
上のパタ−ンの投影光学系4による投影像とウエハ5と
の間の振動に伴う相対位置の変位量を計測するレーザ測
長器で、アライメント検出系7とともに変位検出系を構
成する。該変位検出系においては、前記振動の主要周波
数の4倍以上の周波数を有するサンプル周波数でサンプ
リングして計測する構成になっている。レーザ測長器9
は、アライメント検出系7で検出した瞬間におけるレチ
クル2,投影光学系4,ウエハ5の投影光学系4の光軸
4aに垂直な方向の各変位を、レ−ザビ−ム31、3
2、33を介して計測する。図1においては光軸4aに
垂直な1方向の各変位を計測しているが、実際には図示
されていない紙面に直角な方向の検出系が組み込まれお
り、光軸4aに垂直な2方向についてそれぞれ計測され
るようになっている。そして、投影光学系4の変位検出
位置は、図1に示すようにレチクル2とウエハ5との間
をL1:L2=5:1に内分する位置Cである。10は
上記レーザ測長器9とアライメント検出系7とで構成さ
れる変位検出系により計測されたレチクル2上のパタ−
ンの投影光学系4による投影像とウエハ5との間の相対
位置の変化状態および変位量に応じて、ウエハ5または
レチクル2の一方を、或いはその両方を微動変位させ、
前記投影像とウエハ5との間の相対位置変位を補正制御
する微動制御手段である。
学系で、この中には露光光源よりの出射光をレチクルス
テージ3上に載置されたレチクル2に照射する露光照明
系と、レチクル2に対する露光光11をON−OFF制
御可能なシャッタ機能とを備えている。4はレチクル2
を透過した光をウエハステージ6に載置されたウエハ5
上に縮小して投影露光する縮小レンズを含む投影光学系
で、既にパターンの形成されているウエハ5の表面にレ
チクル2上のパターンの1/5倍の像を結ぶように構成
されている。7はウエハ5に形成されているパターンと
レチクル2のパターンとの相対的な位置を検出するアラ
イメント検出系、8はアライメント検出光で、該検出方
法は、前記相対的な位置が露光位置にて検出可能な方
法、例えば、特公昭63−60525号公報や特開昭6
1−220326号公報に記載されている方法が用いら
れる。検出にはCCD一次元撮像素子が使用され、検出
されたデータは高速にAD変換され、ディジタル・シグ
ナル・プロセッサ(DSP)を使用して数msのサンプ
リング周期で検出するように構成されている。また、ア
ライメント検出系7はアライメント検出光8に露光光1
1と同一波長の光を用いているため、アライメント検出
を長時間行うとレジストが感光するので、アライメント
検出を短時間で行い、その後はアライメント検出光8を
遮光して、ウエハ5に入射されないようにしている。9
は前記シャッタ機能がONの露光状態下で、レチクル2
上のパタ−ンの投影光学系4による投影像とウエハ5と
の間の振動に伴う相対位置の変位量を計測するレーザ測
長器で、アライメント検出系7とともに変位検出系を構
成する。該変位検出系においては、前記振動の主要周波
数の4倍以上の周波数を有するサンプル周波数でサンプ
リングして計測する構成になっている。レーザ測長器9
は、アライメント検出系7で検出した瞬間におけるレチ
クル2,投影光学系4,ウエハ5の投影光学系4の光軸
4aに垂直な方向の各変位を、レ−ザビ−ム31、3
2、33を介して計測する。図1においては光軸4aに
垂直な1方向の各変位を計測しているが、実際には図示
されていない紙面に直角な方向の検出系が組み込まれお
り、光軸4aに垂直な2方向についてそれぞれ計測され
るようになっている。そして、投影光学系4の変位検出
位置は、図1に示すようにレチクル2とウエハ5との間
をL1:L2=5:1に内分する位置Cである。10は
上記レーザ測長器9とアライメント検出系7とで構成さ
れる変位検出系により計測されたレチクル2上のパタ−
ンの投影光学系4による投影像とウエハ5との間の相対
位置の変化状態および変位量に応じて、ウエハ5または
レチクル2の一方を、或いはその両方を微動変位させ、
前記投影像とウエハ5との間の相対位置変位を補正制御
する微動制御手段である。
【0016】上記構成としたことにより、露光光学系1
より出射した露光光11はレチクル2上の回路パタ−ン
を照明し、レチクル2を透過した光は投影光学系4にお
ける縮小レンズによりウエハ5の表面にレチクル2上の
パタ−ンの1/5倍の像を結ぶ。この結像と既に形成さ
れているウエハ5のパターンとを精度良く位置合わせ
し、レチクル2の像をウエハ5に重ね露光する必要があ
るため、アライメント検出系7によりウエハ5のパタ−
ンとレチクル2のパタ−ンの相対的な位置ずれが検出さ
れる。
より出射した露光光11はレチクル2上の回路パタ−ン
を照明し、レチクル2を透過した光は投影光学系4にお
ける縮小レンズによりウエハ5の表面にレチクル2上の
パタ−ンの1/5倍の像を結ぶ。この結像と既に形成さ
れているウエハ5のパターンとを精度良く位置合わせ
し、レチクル2の像をウエハ5に重ね露光する必要があ
るため、アライメント検出系7によりウエハ5のパタ−
ンとレチクル2のパタ−ンの相対的な位置ずれが検出さ
れる。
【0017】上記レーザ測長器9による位置ずれの検出
は投影露光中に行われ、図2に示すようにレチクル2,
投影光学系4,ウエハ5のそれぞれについて、ウエハ5
における基準位置(例えばチップの中心)Wに対する投
影光学系4の光軸4aに垂直な方向の微小変位ΔLr,
ΔLi,ΔLwが求められる。この場合、投影光学系4
における変位計測位置が、レチクル2とウエハ5との間
の距離を5対1に内分した位置Cにあるため、投影光学
系4とウエハ5との両者が変位しないで、レチクル2の
みがレチクル2の基準位置AよりΔLr変位した図2
(a)の場合には、ウエハ5上でのレチクル像の変位量
はウエハ5の基準位置Wより−1/5ΔLrとなる。ま
た、投影光学系4のみがレチクル2の基準位置AよりΔ
Li変位した図2(b)の場合には、ウエハ上5でのレ
チクル像の変位量はウエハ5の基準位置Wより6/5Δ
Liとなる。さらに、ウエハ5のみがレチクル2の基準
位置AよりΔLw変位した図2(c)の場合には、ウエ
ハ上5でのレチクル像の変位量はウエハ5の基準位置W
からもΔLwとなる。なお、上記位置ずれは、投影光学
系4の傾きについては影響されず、図2(d)に示すよ
うにΔL=0になる。
は投影露光中に行われ、図2に示すようにレチクル2,
投影光学系4,ウエハ5のそれぞれについて、ウエハ5
における基準位置(例えばチップの中心)Wに対する投
影光学系4の光軸4aに垂直な方向の微小変位ΔLr,
ΔLi,ΔLwが求められる。この場合、投影光学系4
における変位計測位置が、レチクル2とウエハ5との間
の距離を5対1に内分した位置Cにあるため、投影光学
系4とウエハ5との両者が変位しないで、レチクル2の
みがレチクル2の基準位置AよりΔLr変位した図2
(a)の場合には、ウエハ5上でのレチクル像の変位量
はウエハ5の基準位置Wより−1/5ΔLrとなる。ま
た、投影光学系4のみがレチクル2の基準位置AよりΔ
Li変位した図2(b)の場合には、ウエハ上5でのレ
チクル像の変位量はウエハ5の基準位置Wより6/5Δ
Liとなる。さらに、ウエハ5のみがレチクル2の基準
位置AよりΔLw変位した図2(c)の場合には、ウエ
ハ上5でのレチクル像の変位量はウエハ5の基準位置W
からもΔLwとなる。なお、上記位置ずれは、投影光学
系4の傾きについては影響されず、図2(d)に示すよ
うにΔL=0になる。
【0018】上記各微小変位ΔLr,ΔLi,ΔLwか
ら、投影露光中に計測すべき全変位量ΔLを、前記
(1)式より求め、微動制御手段10によりウエハステ
ージ6またはレチクルステージ3の一方、または両者
を、求めたΔLだけ微動させて位置ずれを補正する。上
記ΔLr,ΔLi,ΔLwの各値は、パタ−ン露光中も
常時検出されているから、露光中の振動等による露光パ
タ−ンのウエハ5上の僅かな位置ずれでも、常時ΔLだ
けウエハ5等を微動補正することが可能になり、良好な
パタ−ン形状を正しいアライメント位置に露光すること
が可能となる。なお、上記ΔLr,ΔLi,ΔLwの検
出は、例えば、レチクル2の変位量が問題にならないほ
ど小さい場合は、ΔLrの計測を省略し、ΔLiおよび
ΔLwの検出値からΔLを求め、この値によりウエハス
テ−ジ6等を微動制御するようにしてもよい。
ら、投影露光中に計測すべき全変位量ΔLを、前記
(1)式より求め、微動制御手段10によりウエハステ
ージ6またはレチクルステージ3の一方、または両者
を、求めたΔLだけ微動させて位置ずれを補正する。上
記ΔLr,ΔLi,ΔLwの各値は、パタ−ン露光中も
常時検出されているから、露光中の振動等による露光パ
タ−ンのウエハ5上の僅かな位置ずれでも、常時ΔLだ
けウエハ5等を微動補正することが可能になり、良好な
パタ−ン形状を正しいアライメント位置に露光すること
が可能となる。なお、上記ΔLr,ΔLi,ΔLwの検
出は、例えば、レチクル2の変位量が問題にならないほ
ど小さい場合は、ΔLrの計測を省略し、ΔLiおよび
ΔLwの検出値からΔLを求め、この値によりウエハス
テ−ジ6等を微動制御するようにしてもよい。
【0019】前記図1に示すようなパターン露光装置に
おいては、該装置の各系を支持している構造体が固有の
共振周波数を有しており、これらの周波数の残留振動が
発生する。例えば、ウエハステ−ジ6のステップ移動直
後には、数十〜百数十Hzの比較的周波数の高い減衰の
早い振動が残留するが、該振動が減衰しても露光装置の
除震機能では減衰し切れない数Hzの振動が残留する。
しかし、これらの残留振動は、図3(a)または(b)
に実線で示すような基本的な周波数の波形からなってい
るため、上記計測時におけるサンプリングを、残留して
いる微小振動の主要周波数の4倍以上の周波数、すなわ
ち、残留振動の周波数が上記数Hzの場合はその4倍以
上の十数Hz以上のサンプリング周波数、また、上記ス
テップ移動後の残留振動の完全な減衰を待たずに露光す
る場合のように、数十〜百数十Hzの場合にはその4倍
以上の数百Hzのサンプリング周波数で行うことによ
り、該振動のおおよその振幅と位相とを把握することが
可能になる。
おいては、該装置の各系を支持している構造体が固有の
共振周波数を有しており、これらの周波数の残留振動が
発生する。例えば、ウエハステ−ジ6のステップ移動直
後には、数十〜百数十Hzの比較的周波数の高い減衰の
早い振動が残留するが、該振動が減衰しても露光装置の
除震機能では減衰し切れない数Hzの振動が残留する。
しかし、これらの残留振動は、図3(a)または(b)
に実線で示すような基本的な周波数の波形からなってい
るため、上記計測時におけるサンプリングを、残留して
いる微小振動の主要周波数の4倍以上の周波数、すなわ
ち、残留振動の周波数が上記数Hzの場合はその4倍以
上の十数Hz以上のサンプリング周波数、また、上記ス
テップ移動後の残留振動の完全な減衰を待たずに露光す
る場合のように、数十〜百数十Hzの場合にはその4倍
以上の数百Hzのサンプリング周波数で行うことによ
り、該振動のおおよその振幅と位相とを把握することが
可能になる。
【0020】上記サンプリングデータは露光中常に微動
制御手段10にフィードバックされ、前記残留振動が制
御される。図3(a)はこの状態の説明図で、露光中計
測制御(つまり、ステップ移動中以外はすべて前記各部
の微小変位を計測している場合)における残留振動と計
測・露光開始時点との関係を示す。図からわかるよう
に、実線で示す無制御の残留振動が、ステップ移動直後
から計測制御されて点線で示すように平らになり、その
安定した状態で露光が開始される。これは、減衰の遅い
低周波数の残留振動の安定を待った上で露光を開始して
いた従来に比べて、工程を短縮することができる効果を
有する。前記残留振動が制御された状態下でレチクル像
に対するウエハ5のずれ、すなわち前記計測された全変
位量ΔLを、微動制御手段10によりウエハステージ6
またはレチクルステージ3のいずれか一方、或いは両者
を微動させて補正する。この補正により、前記僅かでは
あるが常時発生しているレチクル2,投影光学系4,ウ
エハ5の3者の相対的な位置変化があっても、レチクル
像とウエハ5とが精度よく重ね合わされ、パタ−ンの線
幅が0.5μm以下の回路パタ−ンであっても、高精度
の線幅並びにアライメント精度で露光することが可能に
なる。なお、ウエハステージ等を微動制御する際、前記
サンプリングデータのほか、露光装置の機構の固有の振
動特性を考慮した予め得られている複数のサンプル点の
デ−タを利用して予測制御を行なうことにより、更に精
度の高い露光を行うことができる。
制御手段10にフィードバックされ、前記残留振動が制
御される。図3(a)はこの状態の説明図で、露光中計
測制御(つまり、ステップ移動中以外はすべて前記各部
の微小変位を計測している場合)における残留振動と計
測・露光開始時点との関係を示す。図からわかるよう
に、実線で示す無制御の残留振動が、ステップ移動直後
から計測制御されて点線で示すように平らになり、その
安定した状態で露光が開始される。これは、減衰の遅い
低周波数の残留振動の安定を待った上で露光を開始して
いた従来に比べて、工程を短縮することができる効果を
有する。前記残留振動が制御された状態下でレチクル像
に対するウエハ5のずれ、すなわち前記計測された全変
位量ΔLを、微動制御手段10によりウエハステージ6
またはレチクルステージ3のいずれか一方、或いは両者
を微動させて補正する。この補正により、前記僅かでは
あるが常時発生しているレチクル2,投影光学系4,ウ
エハ5の3者の相対的な位置変化があっても、レチクル
像とウエハ5とが精度よく重ね合わされ、パタ−ンの線
幅が0.5μm以下の回路パタ−ンであっても、高精度
の線幅並びにアライメント精度で露光することが可能に
なる。なお、ウエハステージ等を微動制御する際、前記
サンプリングデータのほか、露光装置の機構の固有の振
動特性を考慮した予め得られている複数のサンプル点の
デ−タを利用して予測制御を行なうことにより、更に精
度の高い露光を行うことができる。
【0021】前記ウエハステージ6等の投影露光中にに
おける微動制御は、該露光中の振動デ−タから得ること
が現状に即したものであり望ましいが、該振動データが
得られないような場合には、図3(b)に示すように、
露光直前に行うアライメント検出を行っている時の露光
パタ−ンとウエハ5との相対位置を、上記のサンプリン
グ周期で検出したデ−タを用いたり、或いは、レ−ザ測
長器9で露光直前に検出した前記ΔLr,ΔLi,ΔL
wのデ−タを用い、ウエハステ−ジ6等を駆動しても良
い。この場合、検出デ−タからその後の露光中に起こる
振動を予測し、この振動予測からウエハステ−ジ6等を
微小駆動すれば、図3(b)の点線に示すように、露光
中でも正しい位置に安定してウエハステ−ジ6等を制御
することが可能である。
おける微動制御は、該露光中の振動デ−タから得ること
が現状に即したものであり望ましいが、該振動データが
得られないような場合には、図3(b)に示すように、
露光直前に行うアライメント検出を行っている時の露光
パタ−ンとウエハ5との相対位置を、上記のサンプリン
グ周期で検出したデ−タを用いたり、或いは、レ−ザ測
長器9で露光直前に検出した前記ΔLr,ΔLi,ΔL
wのデ−タを用い、ウエハステ−ジ6等を駆動しても良
い。この場合、検出デ−タからその後の露光中に起こる
振動を予測し、この振動予測からウエハステ−ジ6等を
微小駆動すれば、図3(b)の点線に示すように、露光
中でも正しい位置に安定してウエハステ−ジ6等を制御
することが可能である。
【0022】なお、レチクル像とウエハ5との相対位置
の計測方法としては、前記方法以外に、例えば、レチク
ル2上のパタ−ンとウエハ5上のパタ−ンの像の相対位
置を直接計測するようにしても良い。この場合、露光中
に計測するため、計測手段が露光光11を遮らないよう
にすることが不可欠である。
の計測方法としては、前記方法以外に、例えば、レチク
ル2上のパタ−ンとウエハ5上のパタ−ンの像の相対位
置を直接計測するようにしても良い。この場合、露光中
に計測するため、計測手段が露光光11を遮らないよう
にすることが不可欠である。
【0023】また、図示していないが、上記相対位置の
変化の計測を、前記レチクル2上のパターンを投影する
方法と反対に、ウエハ5上のパタ−ンを投影光学系4を
通してレチクル2近傍に結像し、その結像とレチクル2
上のパタ−ンとの相対位置検出により行なうことも可能
である。
変化の計測を、前記レチクル2上のパターンを投影する
方法と反対に、ウエハ5上のパタ−ンを投影光学系4を
通してレチクル2近傍に結像し、その結像とレチクル2
上のパタ−ンとの相対位置検出により行なうことも可能
である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パターン
露光方法およびその装置において、低周波の振動が残留
して露光中にレチクル像とウエハとの相対位置の変化が
発生しても、パタ−ンの線幅のばらつきや、重ね合わせ
精度の低下を防止することができ、パタ−ンの線幅が
0.5μm以下の回路パタ−ンを、高い精度の線幅で、
しかも高精度に重ね合わせることができる効果を奏す
る。
露光方法およびその装置において、低周波の振動が残留
して露光中にレチクル像とウエハとの相対位置の変化が
発生しても、パタ−ンの線幅のばらつきや、重ね合わせ
精度の低下を防止することができ、パタ−ンの線幅が
0.5μm以下の回路パタ−ンを、高い精度の線幅で、
しかも高精度に重ね合わせることができる効果を奏す
る。
【図1】本発明のパターン露光装置の一実施例の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図2】露光パターンの各部の変位状態を示す図であ
る。
る。
【図3】本発明のステップ移動後の残留振動と計測・露
光のタイミンクグとの関係を示す図である。
光のタイミンクグとの関係を示す図である。
1…露光光学系、2…レチクル、3…レチクルステー
ジ、4…投影光学系、5…ウエハ、6…ウエハステー
ジ、7…アライメント検出系、8…アライメント検出
光、9…レーザ測長器、10…微動制御手段、11…露
光光、31,32,33…レーザビーム。
ジ、4…投影光学系、5…ウエハ、6…ウエハステー
ジ、7…アライメント検出系、8…アライメント検出
光、9…レーザ測長器、10…微動制御手段、11…露
光光、31,32,33…レーザビーム。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村山 誠
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地
株式会社 日立製作所 生産技術研究所
内
(56)参考文献 特開 昭60−32050(JP,A)
特開 平3−50819(JP,A)
特開 平1−288647(JP,A)
Claims (11)
- 【請求項1】 マスクまたはレチクルに露光光を照射
し、該マスクまたはレチクル上のパタ−ンの透過光また
は反射光を、投影光学系を介してウエハ上に投影露光す
るパタ−ン露光方法において、 前記投影露光中に前記ウエハを保持するステ−ジ,投影
光学系,マスクまたはレチクルを保持するステ−ジのう
ちの少なくともいずれか2つ以上の位置を計測すること
により前記パタ−ンの投影光学系を介した投影像とウエ
ハとの間の振動に伴う相対位置の変位量を求め、該求め
た相対位置の変位量の情報からウエハを保持するステ−
ジまたは/およびマスクまたはレチクルを保持するステ
−ジの補正変位量を求め、該求めた補正変位量に応じて
ウエハを保持するステ−ジまたは/およびマスクまたは
レチクルを保持するステ−ジを補正変位させることによ
り、前記投影像とウエハとの間の相対位置を補正しなが
ら前記投影露光を行うことを特徴とするパタ−ン露光方
法。 - 【請求項2】 前記相対位置の変位量を、前記振動の主
要周波数の数倍以上の周波数を有するサンプリング周波
数によりサンプリングして計測することにより求めるこ
とを特徴とする請求項1記載のパタ−ン露光方法。 - 【請求項3】 前記投影露光中の補正変位が、前記計測
により予め得られている過去のサンプリングデ−タを使
用して制御されることを特徴とする請求項1記載のパタ
−ン露光方法。 - 【請求項4】 前記投影露光中の補正変位が、予測制御
により制御されることを特徴とする請求項1記載のパタ
ーン露光方法。 - 【請求項5】 前記位置の計測が、前記投影光学系の光
軸に直交し、互いに直交する2軸の方向で行われること
を特徴とする請求項1記載のパタ−ン露光方法。 - 【請求項6】 前記位置の計測が、前記投影光学系の光
軸に垂直な方向で、かつ前記ウエハを保持するステー
ジ,または/および前記マスクまたはレチクルを保持す
るステージと前記投影光学系とにより行われ、該投影光
学系の位置変位量の計測が、前記マスクまたはレチクル
とウエハとの間の距離を該投影光学系の倍率の比で内分
する位置で行われることを特徴とする請求項1記載のパ
タ−ン露光方法。 - 【請求項7】 前記位置の計測が、前記ウエハ上のパタ
ーンと前記マスクまたはレチクル上のパターンを使用し
て行われることを特徴とする請求項1記載のパターン露
光方法。 - 【請求項8】 露光光源を有し、該露光光源よりの出射
光をマスクまたはレチクルに照射する露光照明系および
該マスクまたはレチクルに対する露光光をON−OFF
制御可能なシャッタ機能とを備えた露光光学系と、前記
マスクまたはレチクルを透過または反射した光をウエハ
上に投影露光する投影光学系と、前記マスクまたはレチ
クルを保持するレチクルステ−ジと、前記ウエハを保持
するウエハステ−ジと、ウエハとマスクまたはレチクル
との相対的な位置を検出するアライメント検出系とを備
えたパタ−ン露光装置であって、 前記シャッタ機能がONの露光状態下で、前記ウエハを
保持するステ−ジ,投影光学系,マスクまたはレチクル
を保持するステ−ジのうちの少なくともいずれか2つ以
上の位置を計測することにより前記パタ−ンの投影光学
系を介した投影像とウエハとの間の振動に伴う相対位置
の変位量を求める変位検出系と、 該変位検出系で求めた相対位置の変位量の情報からウエ
ハを保持するステ−ジまたは/およびマスクまたはレチ
クルを保持するステ−ジの補正変位量を算出する補正変
位量算出手段と、前記投影光学系で前記マスクまたはレチクルを透過また
は反射した光をウエハ上に投影露光しているときに前記
補正変位量算出手段で算出した補正変位量の情報に応じ
てウエハを保持するステ−ジまたは/およびマスクまた
はレチクルを保持するステ−ジを補正変位させることに
より、前記投影露光中に前記投影像とウエハとの間の相
対位置を補正制御する制御手段と、 を更に具備したことを特徴とするパタ−ン露光装置。 - 【請求項9】 前記変位検出系が、前記ウエハを保持す
るステ−ジ,投影光学系,レチクルを保持するステ−ジ
の3つのうち、少なくともいずれか2つ以上により前記
投影光学系の光軸に垂直で互いに直交する2軸の方向の
変位量を計測可能に構成されてなることを特徴とする請
求項8記載のパタ−ン露光装置。 - 【請求項10】 前記変位検出系が、前記投影光学系の
光軸に垂直な方向の変位量を、前記ウエハを保持するス
テ−ジ,または/および前記レチクルを保持するステ−
ジと投影光学系とにより計測可能に構成されるととも
に、前記投影光学系による相対位置の変位量の計測を、
前記マスクまたはレチクルとウエハとの間の距離を該投
影光学系の倍率の比で内分する位置で行う構成からなる
ことを特徴とする請求項8記載のパタ−ン露光装置。 - 【請求項11】 前記アライメント検出系が、前記ウエ
ハとマスクまたはレチクルとの相対的な位置を、前記ウ
エハ上のパタ−ンと前記マスクまたはレチクル上のパタ
−ンとを使用して検出可能に構成されてなることを特徴
とする請求項8記載のパタ−ン露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00075792A JP3429783B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | パターン露光方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00075792A JP3429783B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | パターン露光方法およびその装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001150300A Division JP3430162B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | パターン露光方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05182893A JPH05182893A (ja) | 1993-07-23 |
JP3429783B2 true JP3429783B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=11482566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00075792A Expired - Fee Related JP3429783B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | パターン露光方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3429783B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4521912B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-08-11 | キヤノン株式会社 | 露光装置 |
JP2011060840A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Canon Inc | 露光装置及び露光方法、並びにそれを用いたデバイスの製造方法 |
JP2013069850A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板処理装置および基板処理方法 |
JP6182488B2 (ja) * | 2014-03-25 | 2017-08-16 | 株式会社日立製作所 | 位置決め制御装置 |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP00075792A patent/JP3429783B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05182893A (ja) | 1993-07-23 |
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