JP3531895B2 - Projection exposure equipment - Google Patents

Projection exposure equipment

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JP3531895B2
JP3531895B2 JP26383296A JP26383296A JP3531895B2 JP 3531895 B2 JP3531895 B2 JP 3531895B2 JP 26383296 A JP26383296 A JP 26383296A JP 26383296 A JP26383296 A JP 26383296A JP 3531895 B2 JP3531895 B2 JP 3531895B2
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    • 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
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70066Size and form of the illuminated area in the mask plane, e.g. reticle masking blades or blinds
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    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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、設計パターンを基
板上のレジストに露光して半導体デバイス等を製造する
ために用いられる露光装置およびそれを用い得るデバイ
ス製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used for exposing a resist on a substrate with a design pattern to manufacture a semiconductor device and the like, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】一括露光方式の露光装置では、投影光学
系がレンズによって構成されている場合、結像領域は円
形状となる。しかしながら、半導体集積回路は一般的に
矩形形状であるため、一括露光の場合の転写領域は、投
影光学系の有する円の結像領域に内接する矩形の領域と
なる。従って、最も大きな転写領域でも円の直径の1/
√2の辺の正方形である。これに対して、投影光学系の
有する円形状の結像領域のほぼ直径の寸法を有するスリ
ット形状の露光領域を用いて、レチクルとウエハとを同
期させながら走査移動させることによって、転写領域を
拡大させる走査露光方式(ステップアンドスキャン方
式)が提案されている。この方式では、同一の大きさの
結像領域を有する投影光学系を用いた場合、投影レンズ
を用いて各転写領域ごとに一括露光を行なうステップア
ンドリピート方式に比べてより大きな転写領域を確保す
ることができる。すなわち、走査方向に対しては光学系
による制限がなくなるので走査ステージのストローク分
だけ確保することができ、走査方向に対して直角な方向
には概ね√2倍の転写領域を確保することができる。
2. Description of the Related Art In a collective exposure type exposure apparatus, when a projection optical system is composed of a lens, an image forming area has a circular shape. However, since a semiconductor integrated circuit is generally rectangular in shape, the transfer area in the case of collective exposure is a rectangular area inscribed in the circular image forming area of the projection optical system. Therefore, even in the largest transfer area, 1 / the diameter of the circle
It is a square with sides of √2. On the other hand, by using a slit-shaped exposure area having a diameter approximately equal to that of the circular imaging area of the projection optical system, the reticle and the wafer are scanned and moved in synchronization with each other to enlarge the transfer area. A scanning exposure method (step-and-scan method) has been proposed. In this method, when a projection optical system having an image forming area of the same size is used, a larger transfer area is secured as compared with the step-and-repeat method in which a projection lens is used to perform batch exposure for each transfer area. be able to. That is, since the optical system does not limit the scanning direction, the stroke of the scanning stage can be secured, and the transfer area approximately √2 times can be secured in the direction perpendicular to the scanning direction. .

【0003】半導体集積回路を製造するための露光装置
は、高い集積度のチップの製造に対応するために、転写
領域の拡大と解像力の向上が望まれている。より小さい
投影光学系を採用できることは、光学性能上からも、コ
スト的にも有利であり、ステップアンドスキャン方式の
露光装置は、今後の露光装置の主流として注目されてい
る。
In an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit, it is desired to enlarge the transfer area and improve the resolution in order to cope with the manufacture of chips with a high degree of integration. The fact that a smaller projection optical system can be adopted is advantageous in terms of optical performance and cost, and the step-and-scan type exposure apparatus is drawing attention as the mainstream of future exposure apparatuses.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、投影露光装
置、特にステップアンドスキャン方式の投影露光装置に
おいて、その性能、なかでも原版や基板のアライメント
精度を向上させることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the performance of a projection exposure apparatus, especially a step-and-scan type projection exposure apparatus, especially the alignment accuracy of an original or a substrate.

【0005】[0005]

【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、原版上の所定照明領域を照明する照明
光学系と、該照明光学系の中で前記原版と略共役な位置
に配置され前記照明領域を可変するマスキングブレード
と、前記照明領域内の原版上パターンを基板上に投影す
る投影光学系と、前記照明領域に対して前記原版を所定
の方向に移動可能な原版ステージと、前記照明領域と共
役な投影領域に対して前記基板を所定の方向に移動可能
な基板ステージと、前記原版および前記基板の位置を計
測するアライメント系とを有し、前記投影光学系の光軸
に対し垂直に前記原版、基板およびマスキングブレード
を共に走査して前記原版上のパターンを逐次前記基板上
に投影する投影露光装置において、前記アライメント系
による前記位置計測結果を前記マスキングブレードの位
置に対応して補正する手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention, an illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area on an original plate and a position substantially conjugate with the original plate in the illumination optical system are provided. A masking blade arranged to vary the illumination area, a projection optical system for projecting an original pattern in the illumination area onto a substrate, and an original stage capable of moving the original in a predetermined direction with respect to the illumination area. An optical axis of the projection optical system having a substrate stage capable of moving the substrate in a predetermined direction with respect to a projection region conjugate with the illumination region, and an alignment system for measuring positions of the original plate and the substrate. In the projection exposure apparatus which scans the original plate, the substrate, and the masking blade together perpendicularly to the substrate to sequentially project the pattern on the original plate onto the substrate, The results are characterized in that a means for correcting corresponding to the position of the masking blade.

【0006】本発明の好ましい実施の形態において、前
記補正手段は、前記位置ずれ検出結果の補正値を前記マ
スキングブレード位置を変数とする演算により算出する
手段を有する。また、前記アライメント系としては、前
記基板の位置をオフアクシスで計測するオフアクシスア
ライメント系、前記基板の位置を前記投影光学系を介し
て所定の非露光光で計測する非露光光TTLアライメン
ト系、前記原版ステージ上に設けられた第1の基準マー
クと前記基板ステージ上に設けられた第2の基準マーク
とのずれを前記投影光学系を介して露光光と実質同一波
長の光束で計測する露光光TTRアライメント系、前記
原版上のパターンと前記原版ステージ上に設けられた第
3の基準マークとのずれを計測する原版アライメント
系、および前記基板のパターン面の位置を計測するフォ
ーカス検出系などを例示することができる。前記マスキ
ングブレードおよび前記アライメント系は、投影光学系
の鏡筒を支持する投影光学系定盤に支持されており、前
記のアライメント系のうち、オフアクシスアライメント
系、非露光光TTLアライメント系およびフォーカス検
出系は、投影光学系の鏡筒を基準に基板または基板面の
位置を計測する。より好ましくは、前記アライメント系
は、前記マスキングブレードを所定の位置に位置決めし
た状態で前記位置ずれを検出する。
In a preferred embodiment of the present invention, the correction means has means for calculating a correction value of the positional deviation detection result by an operation using the masking blade position as a variable. As the alignment system, an off-axis alignment system that measures the position of the substrate by off-axis, a non-exposure light TTL alignment system that measures the position of the substrate by predetermined non-exposure light through the projection optical system, Exposure for measuring a deviation between a first reference mark provided on the original stage and a second reference mark provided on the substrate stage with a light beam having substantially the same wavelength as the exposure light through the projection optical system. An optical TTR alignment system, an original plate alignment system for measuring a deviation between a pattern on the original plate and a third reference mark provided on the original plate stage, a focus detection system for measuring the position of the pattern surface of the substrate, and the like. It can be illustrated. The masking blade and the alignment system are supported by a projection optical system surface plate that supports a lens barrel of the projection optical system. Among the alignment systems, an off-axis alignment system, a non-exposure light TTL alignment system, and focus detection are provided. The system measures the position of the substrate or substrate surface with reference to the lens barrel of the projection optical system. More preferably, the alignment system detects the positional deviation with the masking blade positioned at a predetermined position.

【0007】[0007]

【作用および効果】投影露光装置においては、一般に投
影光学系の鏡筒を支持する鏡筒定盤が装置基準となり、
原版および基板を位置合わせするアライメント系も鏡筒
定盤に取り付けられる。また、ステップアンドスキャン
方式の露光装置においては、走査露光の際、原版ステー
ジおよび基板ステージの加減速および振動整定(空走)
期間に、露光対象ショット以外のショットを露光しない
ようにレチクル上の照明領域(露光領域)を制限するマ
スキングブレードを前記原版ステージおよび基板ステー
ジと同期して走査させている。
In the projection exposure apparatus, the lens barrel surface plate that supports the lens barrel of the projection optical system is generally the apparatus reference,
An alignment system for aligning the original plate and the substrate is also attached to the lens barrel surface plate. Further, in the step-and-scan type exposure apparatus, during scanning exposure, acceleration / deceleration of the original stage and substrate stage and vibration settling (idling)
During the period, a masking blade that limits the illumination area (exposure area) on the reticle is scanned in synchronization with the original stage and the substrate stage so that shots other than the exposure target shot are not exposed.

【0008】本発明者らは、前記鏡筒定盤がマスキング
ブレード移動の際に偏荷重および加減速時反力で変形す
ること、このような変形が露光装置の重ね合わせ精度や
フォーカス精度等の露光精度に無視し得ない影響を及ぼ
すこと、および上記の変形はマスキングブレードの位置
に依存することを見いだし、本発明に到達した。
The present inventors have found that the lens barrel surface plate is deformed by an unbalanced load and a reaction force at the time of acceleration / deceleration when the masking blade is moved, and such deformation is caused by the overlay accuracy and focus accuracy of the exposure apparatus. The inventors have found that the exposure accuracy has a non-negligible effect, and that the above-mentioned deformation depends on the position of the masking blade, and arrived at the present invention.

【0009】本発明によれば、原版および基板を位置合
わせするアライメント系において、原版および基板のア
ライメント計測値をマスキングブレード位置に対応して
補正するようにしたため、鏡筒定盤の変形によるアライ
メント計測精度の劣化を低減することができる。
According to the present invention, in the alignment system for aligning the original plate and the substrate, the alignment measurement values of the original plate and the substrate are corrected in accordance with the masking blade position. It is possible to reduce deterioration of accuracy.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の一形態を説明する。図1は本発明の一実施例に係る走
査露光装置の構成を示す。この装置は、レチクルのパタ
ーンの一部を投影光学系を介してスリット状にウエハに
投影し、この投影光学系に対し相対的にレチクルとウエ
ハを共に同期して走査することによりレチクルのパター
ンをウエハに露光するとともに、この走査露光を、ウエ
ハ上の複数の転写領域(ショット)に対して、繰り返し
行なうためのステップ移動を介在させながら行なうステ
ップ・アンド・スキャン型の露光装置である。図1にお
いて、1は照明光学系で、レチクルステージ11に保持
されたレチクル2上の所定の領域をスリット状に照明す
る。3は投影光学系で、レチクル2上の照明光学系1に
より照明された領域のパターンを所定の縮小倍率でウエ
ハステージ5に保持されたウエハ6上に投影する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the arrangement of a scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. This device projects a part of the reticle pattern onto a wafer in a slit shape through a projection optical system, and scans the reticle and the wafer in synchronism with each other relative to the projection optical system to scan the reticle pattern. This is a step-and-scan type exposure apparatus that exposes a wafer and performs this scanning exposure with respect to a plurality of transfer areas (shots) on the wafer while interposing step movement for repeating the exposure. In FIG. 1, an illumination optical system 1 illuminates a predetermined area on the reticle 2 held by the reticle stage 11 in a slit shape. A projection optical system 3 projects the pattern of the area illuminated by the illumination optical system 1 on the reticle 2 onto the wafer 6 held on the wafer stage 5 at a predetermined reduction ratio.

【0011】レチクルステージ11は不図示のリニアモ
ータによってX方向へ駆動し、ウエハステージ5は不図
示のX方向リニアモータおよびY方向リニアモータによ
ってXおよびY方向へ駆動するようになっている。レチ
クル2およびウエハ6の同期走査は、レチクルステージ
11とウエハステージ5を、X方向で互いに逆向きに一
定の速度比率(例えば4:1)で移動させることにより
行なう。ウエハステージ5には不図示のZ−チルトステ
ージが搭載され、その上にはウエハを保持する不図示の
ウエハチャックが取り付けられている。
The reticle stage 11 is driven in the X direction by a linear motor (not shown), and the wafer stage 5 is driven in the X and Y directions by an X direction linear motor and a Y direction linear motor (not shown). The synchronous scanning of the reticle 2 and the wafer 6 is performed by moving the reticle stage 11 and the wafer stage 5 in opposite directions in the X direction at a constant speed ratio (for example, 4: 1). A Z-tilt stage (not shown) is mounted on the wafer stage 5, and a wafer chuck (not shown) that holds the wafer is mounted on the Z-tilt stage.

【0012】ウエハステージ5はウエハステージ定盤1
9上に設けられ、レチクルステージ11はレチクルステ
ージ定盤27上に設けられ、該レチクルステージ定盤2
7、後述するブレードステージ34および投影光学系3
は鏡筒定盤10上に設けられている。ステージ定盤19
および鏡筒定盤10は3つのダンパ18を介して3点で
ベースフレーム17上に支持されている。ダンパ18は
6軸方向にアクティブに制振もしくは除振するアクティ
ブダンパであるが、パッシブダンパを用いてもよい。
The wafer stage 5 is the wafer stage base 1
9 and the reticle stage 11 is provided on the reticle stage surface plate 27.
7. Blade stage 34 and projection optical system 3 described later
Is provided on the lens barrel surface plate 10. Stage surface plate 19
The lens barrel base 10 is supported on the base frame 17 at three points via the three dampers 18. The damper 18 is an active damper that actively suppresses or eliminates vibration in the six axis directions, but a passive damper may be used.

【0013】7,8はレーザ干渉計で、それぞれレチク
ルステージ11およびウエハステージ5の位置を鏡筒基
準で計測する。レーザ干渉計7,8の計測値は後述する
各スコープ12,14,15,16による計測値(アラ
イメント値)とともに不図示の制御装置に送られ、この
制御装置ではこれらの計測値に基づいてレチクルステー
ジ11およびウエハステージ5を駆動し、レチクル2お
よびウエハ6のステップ移動や同期走査等の位置決めを
行なう。
Laser interferometers 7 and 8 measure the positions of the reticle stage 11 and the wafer stage 5, respectively, with reference to the lens barrel. The measurement values of the laser interferometers 7 and 8 are sent to a control device (not shown) together with the measurement values (alignment values) by the scopes 12, 14, 15, and 16 which will be described later, and in this control device, the reticle is based on these measurement values. The stage 11 and the wafer stage 5 are driven to position the reticle 2 and the wafer 6 such as step movement and synchronous scanning.

【0014】投光手段9aと受光手段9bは、ウエハス
テージ5上のウエハ6が投影光学系3のフォーカス面
(像面)に位置しているか否かを検出するためのフォー
カスセンサを構成している。すなわち、鏡筒定盤10に
固定された投光手段9aによりウエハ6に対して斜め方
向から光を照射し、その反射光の位置を受光手段9bに
よって検出することにより投影光学系3の光軸方向にお
けるウエハ6表面の位置が検出される。投光手段9aは
LED等の発光素子を有し、受光手段9bはCCDセン
サ等の受光素子を有する。
The light projecting means 9a and the light receiving means 9b constitute a focus sensor for detecting whether or not the wafer 6 on the wafer stage 5 is located on the focus surface (image surface) of the projection optical system 3. There is. That is, the light projecting means 9a fixed to the lens barrel surface plate 10 irradiates the wafer 6 with light from an oblique direction, and the position of the reflected light is detected by the light receiving means 9b to detect the optical axis of the projection optical system 3. The position of the surface of the wafer 6 in the direction is detected. The light projecting means 9a has a light emitting element such as an LED, and the light receiving means 9b has a light receiving element such as a CCD sensor.

【0015】12は露光光または露光光と実質同一波長
の光で投影光学系3を介してレチクルステージ11上の
レチクル2または第1基準プレート4とウエハステージ
5上のウエハ6または第2基準プレート13とを同時に
観察できる露光光TTRスコープである。第1基準プレ
ート4は、レチクルステージ11のX方向両端部近傍
に、少なくとも一方はレチクルステージ11がレチクル
交換位置に来たとき照明光学系1のスリット状照明領域
内に来るように固設されている。第2基準プレート13
はウエハステージ5上のウエハ6と干渉しない位置に固
設されている。
Reference numeral 12 denotes exposure light or light having substantially the same wavelength as that of the exposure light, and the reticle 2 or the first reference plate 4 on the reticle stage 11 and the wafer 6 or the second reference plate on the wafer stage 5 through the projection optical system 3. It is an exposure light TTR scope that can observe 13 and 13 simultaneously. The first reference plate 4 is fixed near both ends of the reticle stage 11 in the X direction, and at least one of the first reference plate 4 is fixed so as to come within the slit-shaped illumination area of the illumination optical system 1 when the reticle stage 11 comes to the reticle exchange position. There is. Second reference plate 13
Is fixed to the wafer stage 5 at a position where it does not interfere with the wafer 6.

【0016】14はレチクル交換位置でレチクルステー
ジ11に固設された不図示のレチクル基準プレートとレ
チクル2との相対位置ずれを検出するためのFRA(フ
ァインレチクルアライメント)スコープ、15はウエハ
ステージ5上のウエハ6の自身が有する基準に対する位
置ずれを非露光光で投影光学系2を介して計測するため
の非露光光TTLスコープである。非露光光TTLスコ
ープ15の光路には、投影光学系3における露光光と非
露光光との収差を補正するための補正光学系(不図示)
およびスコープ15側から非露光光を投影光学系3に入
射しかつウエハ6からの反射光を投影光学系3から取り
出すためのプリズム(不図示)が設けられている。
Reference numeral 14 denotes a FRA (fine reticle alignment) scope for detecting a relative positional deviation between the reticle 2 and a reticle reference plate (not shown) fixedly mounted on the reticle stage 11 at the reticle exchange position, and 15 is on the wafer stage 5. Is a non-exposure light TTL scope for measuring the positional deviation of the wafer 6 with respect to the reference of the wafer 6 with non-exposure light through the projection optical system 2. A correction optical system (not shown) for correcting the aberration between the exposure light and the non-exposure light in the projection optical system 3 is provided in the optical path of the non-exposure light TTL scope 15.
Further, a prism (not shown) is provided for allowing non-exposure light to enter the projection optical system 3 from the scope 15 side and taking out reflected light from the wafer 6 from the projection optical system 3.

【0017】16は自身が有する基準に対するウエハ6
の位置ずれを投影光学系3の視野外で計測するためのオ
フアクシススコープである。34は走査露光の前後にお
けるレチクルステージ11の加減速および空走期間中に
露光対象ショット以外を露光しないように照明光束を制
限するための走査マスキングブレードを走査するための
ブレードステージである。ブレードステージ34はその
位置を不図示のエンコーダにより常時計測されており、
少なくとも走査露光の開始および終了の直前および直後
はレチクルステージ11と同期して走査される。
Reference numeral 16 denotes a wafer 6 with respect to its own reference.
It is an off-axis scope for measuring the position shift of the outside of the visual field of the projection optical system 3. Reference numeral 34 is a blade stage for scanning a scanning masking blade for limiting the illumination light flux so as to prevent exposure of shots other than the exposure target shot during acceleration / deceleration and idle running of the reticle stage 11 before and after scanning exposure. The position of the blade stage 34 is constantly measured by an encoder (not shown),
At least immediately before and after the start and end of scanning exposure, scanning is performed in synchronization with the reticle stage 11.

【0018】この構成において、不図示の搬送手段によ
り、装置前部(図1の手前)からウエハステージ5上に
ウエハ6が搬入され、所定の位置合せが終了すると、露
光装置は、走査露光およびステップ移動を繰り返しなが
ら、ウエハ6上の複数の転写領域に対してレチクル2の
パターンを露光転写する。走査露光に際しては、レチク
ルステージ11およびウエハステージ5をX方向(走査
方向)へ所定の速度比で移動させて、スリット状の露光
光でレチクル2上のパターンを走査するとともに、その
投影像でウエハ6を走査することにより、ウエハ6上の
所定の転写領域に対してレチクル2上のパターンを露光
する。走査露光中、ウエハ表面の高さは前記フォーカス
センサ9(9a,9b)で計測され、その計測値に基づ
きウエハステージ5の高さとチルトがリアルタイムで制
御され、フォーカス補正が行なわれる。1つの転写領域
に対する走査露光が終了したら、ウエハステージ5を駆
動してウエハをX方向および/またはY方向へステップ
移動させることにより、他の転写領域を走査露光の開始
位置に対して位置決めし、走査露光を行なう。なお、こ
のX,Y方向へのステップ移動と、X方向への走査露光
のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の転写
領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各
転写領域の配置、Yの正または負のいずれかへの走査方
向、各転写領域への露光順等が設定されている。
In this structure, when the wafer 6 is loaded onto the wafer stage 5 from the front portion (front side of FIG. 1) of the apparatus by the transporting means (not shown), and the predetermined alignment is completed, the exposure apparatus performs scanning exposure and While repeating the step movement, the pattern of the reticle 2 is exposed and transferred onto a plurality of transfer areas on the wafer 6. During scanning exposure, the reticle stage 11 and the wafer stage 5 are moved in the X direction (scanning direction) at a predetermined speed ratio to scan the pattern on the reticle 2 with slit-shaped exposure light, and the projected image By scanning 6 the pattern on the reticle 2 is exposed to a predetermined transfer area on the wafer 6. During scanning exposure, the height of the wafer surface is measured by the focus sensor 9 (9a, 9b), and the height and tilt of the wafer stage 5 are controlled in real time based on the measured values, and focus correction is performed. After the scanning exposure for one transfer area is completed, the wafer stage 5 is driven to move the wafer stepwise in the X direction and / or the Y direction to position another transfer area with respect to the start position of the scanning exposure, Perform scanning exposure. By combining the step movement in the X and Y directions and the movement for the scanning exposure in the X direction, each transfer area on the wafer can be sequentially and efficiently exposed. The arrangement of the transfer areas, the positive or negative Y scanning direction, the order of exposure to each transfer area, and the like are set.

【0019】図2は、図1の装置の制御系を示すブロッ
ク図である。同図において、51はアライメント値補正
手段、52はアライメント計測手段、53はステージ位
置決め手段である。ステージ位置決め手段53内のステ
ージ531は図1のレチクルステージ11、ウエハステ
ージ5、ブレードステージ34およびそれらの駆動系に
相当し、ステージ位置計測値532は図1のレーザ干渉
計7,8および前記エンコーダによる計測値に相当す
る。アライメント計測手段52内のアライメント計測値
521は図1のフォーカスセンサ9およびスコープ1
2,14,15,16による計測値である。アライメン
ト値補正手段51は、レチクルステージ11の位置と各
スコープ12,14,15,16による計測値の補正値
との関係をAA補正値テーブル511または補正関数と
して記憶している。このような補正値は予め基準レチク
ルや基準ウエハを用いてブレードステージ34の複数位
置について誤差を測定し、この誤差に基づいて決定すれ
ば良い。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the apparatus shown in FIG. In the figure, 51 is an alignment value correcting means, 52 is an alignment measuring means, and 53 is a stage positioning means. The stage 531 in the stage positioning means 53 corresponds to the reticle stage 11, the wafer stage 5, the blade stage 34 and their drive systems in FIG. 1, and the stage position measurement value 532 is the laser interferometers 7, 8 and the encoder in FIG. It corresponds to the measured value by. The alignment measurement value 521 in the alignment measurement means 52 is the focus sensor 9 and the scope 1 of FIG.
The measured values are 2, 14, 15, and 16. The alignment value correction means 51 stores the relationship between the position of the reticle stage 11 and the correction values of the measurement values by the scopes 12, 14, 15, 16 as an AA correction value table 511 or a correction function. Such a correction value may be determined in advance by measuring an error at a plurality of positions of the blade stage 34 using a reference reticle or a reference wafer and determining the error.

【0020】ステージ531の位置はレーザ干渉計7,
8および前記エンコーダにより計測され、その計測値5
32がステージ位置演算器534に入力される。また、
エンコーダによるブレードステージ34の位置計測値は
アライメント値補正手段51内の比較器512にも入力
される。比較器511はセンサ9および各スコープ毎に
ブレードステージ34の位置計測値で示されるブレード
ステージ34の位置またはその近傍位置の前記補正値を
読み込む。補間演算器513では、これらの補正値に基
づいて、ブレードステージ34が現在位置にある場合の
各スコープおよびセンサの補正値を演算する。アライメ
ント計測手段52ではセンサ9および各スコープによる
計測値521を補間演算器513からの補正値により補
正し、それをアライメント値演算器522で各ステージ
11,5,34のアライメント値に換算する。このアラ
イメント値はステージ位置決め手段53のステージ位置
演算器534に入力される。ステージ位置演算器534
はこのアライメント値と前記ステージ位置計測値532
とに基づいて各ステージの位置決め目標値533を算出
し、ステージ531の駆動系に与える。ステージ531
の駆動系ではこの目標値に基づいて各ステージ11,
5,34を位置決めする。
The position of the stage 531 is the laser interferometer 7,
8 and the measured value by the encoder, and the measured value 5
32 is input to the stage position calculator 534. Also,
The position measurement value of the blade stage 34 by the encoder is also input to the comparator 512 in the alignment value correction means 51. The comparator 511 reads the correction value of the position of the blade stage 34 indicated by the position measurement value of the blade stage 34 or the position in the vicinity thereof for each sensor 9 and each scope. The interpolation calculator 513 calculates the correction value of each scope and sensor when the blade stage 34 is at the current position based on these correction values. The alignment measuring means 52 corrects the measurement value 521 by the sensor 9 and each scope with the correction value from the interpolation calculator 513, and converts it into the alignment value of each stage 11, 5, 34 by the alignment value calculator 522. This alignment value is input to the stage position calculator 534 of the stage positioning means 53. Stage position calculator 534
This alignment value and the measured value of the stage position 532
The positioning target value 533 of each stage is calculated based on the above and given to the drive system of the stage 531. Stage 531
In this drive system, each stage 11,
Position 5, 34.

【0021】このようにしてブレードステージ34が移
動する際の偏荷重や加減速時反力による鏡筒定盤10の
変形に起因するフォーカスセンサ9や各スコープ12,
14,15,16のアライメント計測値の誤差を補正す
ることができ、アライメント計測精度の劣化を極小化す
ることができる。この場合、可能な限り各ステージを一
定の位置に置いてアライメント計測を行なうことでアラ
イメント精度をさらに向上させることができる。例え
ば、オフアクシススコープ16および非露光光TTLス
コープ15によるアライメント計測はブレードステージ
34が第1ショットの露光待機位置に、レチクルステー
ジ11がレチクル交換位置または第1ショットの露光待
機位置に位置する状態で、FRAスコープ14による計
測はブレードステージ34およびウエハステージを第1
ショットの露光待機位置に、レチクルステージ11をレ
チクル交換位置または第1ショットの露光待機位置に置
いた状態で行なうようにすればよい。
In this way, the focus sensor 9 and each scope 12, which are caused by the deformation of the lens barrel surface plate 10 due to an unbalanced load when the blade stage 34 moves or a reaction force during acceleration / deceleration,
It is possible to correct the error in the alignment measurement values of 14, 15, 16 and minimize the deterioration of the alignment measurement accuracy. In this case, alignment accuracy can be further improved by placing each stage in a fixed position as much as possible and performing alignment measurement. For example, alignment measurement by the off-axis scope 16 and the non-exposure light TTL scope 15 is performed with the blade stage 34 at the first shot exposure standby position and the reticle stage 11 at the reticle exchange position or the first shot exposure standby position. , FRA scope 14 is the first to measure the blade stage 34 and the wafer stage.
It may be performed in a state where the reticle stage 11 is placed at the shot exposure standby position or at the reticle exchange position or the first shot exposure standby position.

【0022】図3は、図1の装置におけるレチクルまた
はウエハのアライメント動作を示す。アライメント時、
先ず、アライメント対象物(ウエハおよび/またはレチ
クル)を搭載したステージをアライメント計測位置へ移
動する。次に、アライメント用スコープを用いてアライ
メント計測を行なう。同時に、ステージ位置によるアラ
イメント補正値を演算する。これらのアライメント計測
値およびアライメント補正値に基づいてアライメント値
を演算する。続いてアライメントが終了したか否かを判
定する。アライメントを終了していなければ、次のアラ
イメント計測位置について上述の動作を繰り返す。アラ
イメント終了の判定と並行してステージ位置とアライメ
ント値に基づくステージ目標値の演算が行なわれてお
り、前記判定がアライメント終了であれば、露光シーケ
ンスへ進んで前記ステージ目標値を用いて走査露光を実
行する。
FIG. 3 shows the reticle or wafer alignment operation in the apparatus of FIG. During alignment,
First, the stage on which the alignment target (wafer and / or reticle) is mounted is moved to the alignment measurement position. Next, alignment measurement is performed using the alignment scope. At the same time, the alignment correction value according to the stage position is calculated. An alignment value is calculated based on these alignment measurement values and alignment correction values. Then, it is determined whether or not the alignment is completed. If the alignment is not completed, the above operation is repeated for the next alignment measurement position. The stage target value is calculated based on the stage position and the alignment value in parallel with the determination of the alignment end. If the determination is the alignment end, the process proceeds to the exposure sequence to perform the scanning exposure using the stage target value. Run.

【0023】なお、走査露光中のフォーカス補正を行な
うためのフォーカスセンサ9の計測値やブレードステー
ジ34を走査するための計測値についてもそれが走査露
光中に実行されることを除き、上記と同様にして計測値
の補正を行なうことができる。
The measurement values of the focus sensor 9 for performing focus correction during scanning exposure and the measurement values for scanning the blade stage 34 are the same as those described above except that they are also executed during scanning exposure. Then, the measured value can be corrected.

【0024】微小デバイスの製造の実施例 図4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
は半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(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3(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、これを出荷
(ステップ7)する。
Example of Manufacturing Micro Device FIG. 4 shows a micro device (semiconductor chip such as IC or LSI,
A flow of manufacturing a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc. is shown. In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by the lithography technique using the mask and the wafer prepared above. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip by using the wafer manufactured in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. Step 6
In (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. A semiconductor device is completed through these processes and shipped (step 7).

【0025】図5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
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を形成する。
FIG. 5 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), parts other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0026】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低コストに
製造することができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, a highly integrated semiconductor device, which has been difficult to manufacture in the past, can be manufactured at low cost.

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

【図1】 本発明の一実施例に係る露光装置の構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の露光装置におけるアライメント値補正
系の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an alignment value correction system in the exposure apparatus of FIG.

【図3】 図1の装置のアライメント計測シーケンスの
流れを示す図である。
3 is a diagram showing a flow of an alignment measurement sequence of the apparatus of FIG.

【図4】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a flow of manufacturing a micro device.

【図5】 図4におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。
5 is a diagram showing a detailed flow of the wafer process in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:照明光学系、2:レチクル、3:投影光学系、4:
第1基準プレート、5:ウエハステージ、6:ウエハ、
7,8:レーザ干渉計、9(9a,9b):フォーカス
センサ、10:鏡筒定盤、11:レチクルステージ、1
2:露光光TTRスコープ、13:第2基準プレート、
14:FRA(ファインレチクルアライメント)スコー
プ、15:非露光光TTLスコープ、16:オフアクシ
ススコープ、17:ベースフレーム、18:ダンパ、1
9:ウエハステージ定盤、27:レチクルステージ定
盤、34:ブレードステージ、51:アライメント値補
正手段、511:AA補正値テーブル、512:比較
器、513:補間演算器、52:アライメント計測手
段、521:アライメント計測値、522:アライメン
ト値演算器、53:ステージ位置決め手段、531:ス
テージ、532:ステージ位置計測値、533:ステー
ジ目標値、534:ステージ位置演算器。
1: Illumination optical system, 2: Reticle, 3: Projection optical system, 4:
First reference plate, 5: wafer stage, 6: wafer,
7, 8: laser interferometer, 9 (9a, 9b): focus sensor, 10: lens barrel surface plate, 11: reticle stage, 1
2: exposure light TTR scope, 13: second reference plate,
14: FRA (fine reticle alignment) scope, 15: non-exposure light TTL scope, 16: off-axis scope, 17: base frame, 18: damper, 1
9: Wafer stage surface plate, 27: Reticle stage surface plate, 34: Blade stage, 51: Alignment value correction means, 511: AA correction value table, 512: Comparator, 513: Interpolation calculator, 52: Alignment measurement means, 521: Alignment measurement value, 522: Alignment value calculator, 53: Stage positioning means, 531: Stage, 532: Stage position measurement value, 533: Stage target value, 534: Stage position calculator.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 原版上の所定照明領域を照明する照明光
学系と、該照明光学系の中で前記原版と略共役な位置に
配置され前記照明領域を可変するマスキングブレード
と、前記照明領域内の原版上パターンを基板上に投影す
る投影光学系と、前記照明領域に対して前記原版を所定
の方向に移動可能な原版ステージと、前記照明領域と共
役な投影領域に対して前記基板を所定の方向に移動可能
な基板ステージと、前記原版および前記基板の位置を計
測するアライメント系とを有し、前記投影光学系の光軸
に対し垂直に前記原版、基板およびマスキングブレード
を共に走査して前記原版上のパターンを逐次前記基板上
に投影する投影露光装置において、 前記アライメント系による前記位置計測結果を前記マス
キングブレードの位置に対応して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. An illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area on an original plate, a masking blade arranged at a position substantially conjugate with the original plate in the illumination optical system for varying the illumination area, and the inside of the illumination area. A projection optical system for projecting the pattern on the original plate onto a substrate, an original stage capable of moving the original plate in a predetermined direction with respect to the illumination region, and a predetermined substrate with respect to a projection region conjugate with the illumination region. A substrate stage movable in the direction of, and an alignment system for measuring the positions of the original plate and the substrate, by scanning the original plate, the substrate and the masking blade together perpendicularly to the optical axis of the projection optical system. In a projection exposure apparatus that sequentially projects the pattern on the original onto the substrate, the position measurement result by the alignment system is corrected corresponding to the position of the masking blade. Projection exposure apparatus being characterized in that a means.
【請求項2】 前記補正手段は、前記位置ずれ検出結果
の補正値を前記マスキングブレードの位置を変数とする
演算により算出する手段を有することを特徴とする請求
項1記載の投影露光装置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the correction means has a means for calculating a correction value of the positional deviation detection result by calculation using a position of the masking blade as a variable.
【請求項3】 前記アライメント系は、前記マスキング
ブレードを所定の位置に置いて前記位置ずれを検出する
ことを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the alignment system detects the positional deviation by placing the masking blade at a predetermined position.
【請求項4】 前記アライメント系は、前記基板の位置
をオフアクシスで計測するオフアクシスアライメント
系、前記基板の位置を前記投影光学系を介して所定の非
露光光で計測する非露光光TTLアライメント系、前記
原版ステージ上に設けられた第1の基準マークと前記基
板ステージ上に設けられた第2の基準マークとのずれを
前記投影光学系を介して露光光と実質同一波長の光束で
計測する露光光TTRアライメント系、前記原版上のパ
ターンと前記原版ステージ上に設けられた第3の基準マ
ークとのずれを計測する原版アライメント系、および前
記基板のパターン面の位置を計測するフォーカス検出系
のうち少なくとも1種を含む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 off-axis alignment system for measuring the position of the substrate by off-axis, and the non-exposure light TTL alignment for measuring the position of the substrate with predetermined non-exposure light via the projection optical system. System, the deviation between the first reference mark provided on the original stage and the second reference mark provided on the substrate stage is measured through the projection optical system with a light flux having substantially the same wavelength as the exposure light. Exposure light TTR alignment system, an original plate alignment system that measures a deviation between a pattern on the original plate and a third reference mark provided on the original plate stage, and a focus detection system that measures the position of the pattern surface of the substrate 2. At least one of the above is included.
4. The projection exposure apparatus according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 前記オフアクシスアライメント系、非露
光光TTLアライメント系およびフォーカス検出系は前
記投影光学系の鏡筒を基準に計測を行なうことを特徴と
する請求項4記載の投影露光装置。
5. The projection exposure apparatus according to claim 4, wherein the off-axis alignment system, the non-exposure light TTL alignment system, and the focus detection system perform measurement with reference to the lens barrel of the projection optical system.
【請求項6】 前記マスキングブレードおよび前記アラ
イメント系は、前記投影光学系の鏡筒を支持する投影光
学系定盤に支持されていることを特徴とする請求項1〜
5のいずれかに記載の投影露光装置。
6. The projection optical system surface plate that supports the lens barrel of the projection optical system, wherein the masking blade and the alignment system are supported.
6. The projection exposure apparatus according to any one of 5.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかの装置を用いる
ことを特徴とするデバイス製造方法。
7. A device manufacturing method using the apparatus according to claim 1.
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