JP3624057B2 - Exposure equipment - Google Patents

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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、IC,LSI等の半導体デバイス、液晶デバイス、CCD等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に用いる露光装置に関し、特に、原版を保持する原版ステージの軽量化を図り、もってスループットの向上を図った露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一括露光方式の露光装置(ステッパ)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。
【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方法は、今後の露光装置の主流として注目されている。
【0004】
このようなステップアンドスキャン方式の露光装置においては、レチクルとウエハを高精度に位置合わせする必要があり、例えば、レチクル交換等でレチクルステージ上に載置されたレチクルはレチクルアライメントスコープによりレチクルステージの基準マークに対する位置を高精度に計測される。このレチクルスコープは、精度が高ければ高いほど、計測範囲が狭くなり、本発明者らが目指している256M対応の露光装置におけるレチクルアライメントスコープの計測範囲は2μm角程度である。
【0005】
従来のレチクルハンドでは、レチクルを2μm程度の誤差でレチクルステージに載置することはまず不可能である。そこで、レチクルステージ上にXYθ微動機構を設け、レチクルアライメントスコープを低倍率に切り換えてレチクルの位置ずれを2μm以内に追い込むことが考えられる。しかし、レチクルステージ上にXYθ微動機構を設けると、レチクルステージが重くなり、特にレチクルをスキャンさせる走査型の露光装置ではステージの移動速度が遅くなってスループットが低下したり、レチクルステージの重量によりステージ定盤が撓んで露光精度が低下する等の問題が生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、露光装置において、原版ステージの軽量化を図り、スループットや露光精度を向上させることを目的とする。
【0007】
【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、原版のパターンの一部を投影光学系を介して基板に投影し、該投影光学系に対し相対的に前記原版と基板を共に走査することにより前記原版のパターンを前記基板に露光する露光装置において、第1のエアーパッドを備え該エアーパッド上に載置された原版を実質水平に吸着保持する原版ステージと、前記原版ステージ上の原版の該原版ステージに対する位置ずれを所定の原版アライメント位置で検出する手段と、該原版アライメント位置で実質垂直に昇降する昇降軸と、該昇降軸に板ばねを介して取り付けられ前記原版ステージ上の原版を吸着保持可能な第2のエアーパッドと、第2のエアーパッドにより吸着保持された原版を前記昇降軸を介して該原版のパターン描画平面内と該平面に垂直な軸回りとに微動させる手段と、前記原版ステージを前記原版アライメント位置に送り込み、前記昇降軸を下降させて該原版ステージ上の原版を第2のエアーパッドにより吸着させ、第1のエアーパッドからエアーを吹き出させて該原版を微少量浮上させ、前記検出手段で前記位置ずれを検出させ、この位置ずれ検出結果に応じて前記微動手段により該原版を微動させる制御手段とを具備することを特徴とする。
【0008】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記原版ステージ上の原版を露光領域外の所定の原版交換位置で交換する原版交換手段をさらに備え、前記原版アライメント位置が前記原版交換位置とは異なる前記原版交換手段の動作と干渉しない位置に設定されていることを特徴とする。この場合、前記原版アライメント位置は第1ショットの露光待機位置に設定することができる。
【0009】
【作用】
本発明によれば、原版位置合わせのための微動機構を原版ステージ上に載せない、すなわち別置きにして原版ステージを軽量化したため、スループットの向上(スキャン速度アップ)および露光精度の向上を図ることが可能になる。
【0010】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。図1は本発明の一実施例に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図であり、図2は、その露光装置の外観を示す斜視図である。これらの図に示すように、この露光装置は、レチクルステージ1上の原版のパターンの一部を投影光学系2を介してウエハステージ3上のウエハに投影し、投影光学系2に対し相対的にレチクルとウエハをY方向に同期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。
【0011】
レチクルステージ1はリニアモータ4によってY方向へ駆動し、ウエハステージ3のXステージ3aはリニアモータ5によってX方向に駆動し、Yステージ3bはリニアモータ6によってY方向へ駆動するようになっている。レチクルおよびウエハの同期走査は、レチクルステージ1およびYステージ3bをY方向へ一定の速度比率(例えば4:−1、なお、「−」は向きが逆であることを示す)で駆動させることにより行なう。また、X方向へのステップ移動はXステージ3aにより行なう。Xステージ3a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。
【0012】
ウエハステージ3は、ステージ定盤7上に設けられ、ステージ定盤7は3つのダンパ8を介して3点で床等の上に支持されている。レチクルステージ1および投影光学系2は鏡筒定盤9上に設けられ、鏡筒定盤9は床等に載置されたベースフレーム10上に3つのダンパ11および支柱12を介して支持されている。ダンパ8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く、あるいはダンパを介せずに支持してもよい。
【0013】
また、この露光装置は、鏡筒定盤9とステージ定盤7との間の距離を3点において測定するレーザ干渉計、マイクロエンコーダ等の距離測定手段13を備えている。
【0014】
投光手段21と受光手段22は、ウエハステージ3上のウエハが投影光学系2のフォーカス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9に固定された投光手段21によりウエハ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22によって検出することにより投影光学系2の光軸方向のウエハ表面の位置が検出される。
【0015】
図1の装置においては、図示しないレーザ干渉計光源から発せられた光がレチクルステージ用Y方向レーザ干渉計24に導入される。そして、Y方向レーザ干渉計24に導入された光は、レーザ干渉計24内のビームスプリッタ(不図示)によってレーザ干渉計24内の固定鏡(不図示)に向かう光とY方向移動鏡26に向かう光とに分けられる。Y方向移動鏡26に向かう光は、Y方向測長光路25を通ってレチクルステージ4に固設されたY方向移動鏡26に入射する。ここで反射された光は再びY方向測長光路25を通ってレーザ干渉計24内のビームスプリッタに戻り、固定鏡で反射された光と重ね合わされる。このときの光の干渉の変化を検出することによりY方向の移動距離を測定する。このようにして計測された移動距離情報は、図示しない走査制御装置にフィードバックされ、レチクルステージ4の走査位置の位置決め制御がなされる。Yステージ3bも、同様に、ウエハステージ用Y方向レーザ干渉計23による測長結果に基づいて走査位置の位置決め制御がなされる。
【0016】
この構成において、不図示の搬送手段により、装置前部の2つの支柱12間の搬送経路を経てウエハステージ3上にウエハが搬入され、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、ウエハ上の複数の露光領域に対してレチクル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1およびYステージ3bをY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上のパターンを走査するとともに、その投影像でウエハを走査することにより、ウエハ上の所定の露光領域に対してレチクル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で計測され、その計測値に基づきウエハステージ3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つの露光領域に対する走査露光が終了したら、Xステージ3aをX方向へ駆動してウエハをステップ移動させることにより、他の露光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方向へのステップ移動と、Y方向への走査露光のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の露光領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各露光領域の配置、Yの正または負のいずれかへの走査方向、各露光領域への露光順等が設定されている。
【0017】
レチクル交換時、レチクルステージ1は露光領域外側のレチクル交換位置に移動して不図示のレチクルチェンジャからレチクルを受け取る。受け取ったレチクルは真空吸着パッドによりレチクルステージ1上に保持される。次にレチクルステージ1がレチクルアライメント位置に移動してレチクルアライメントが行なわれる。レチクルアライメント時は、不図示のレチクルハンドラがレチクルステージ1上に下降してレチクルを掴み、不図示のレチクルアライメントステージを駆動してレチクルをレチクルステージ1上の基準マークに対して位置合わせを行なう。レチクルハンドラの下端には真空吸着パッドが板ばねを介して取り付けられており、位置合わせ時はレチクルを真空吸着パッドで保持し、かつレチクルステージ1の真空吸着パッドからはエアーを吹き出してレチクルをレチクルステージ1から浮上させた状態でレチクルアライメントステージを駆動する。
【0018】
図3は、図1の装置におけるレチクルアライメント機構の構成を示す。この装置はレチクルアライメント機構をレチクルステージ上に載せないで、別置きにすることにより、レチクルステージの軽量化を行なってそのスキャン速度アップを図り、スループットの向上を図ったものである。同図において、1はレチクルステージであり、実線はレチクルアライメント位置に来た状態を示し、2点鎖線はレチクル交換位置(図内左側)または露光領域(図内右側)に来たときの状態を示す。2は投影光学系(投影レンズ)、3はウエハステージ、31は照明光学系、32はレチクルチェンジャ、33は基板位置検出顕微鏡(レチクルアライメントスコープ)、34はレチクル、35はレチクルステージ1に設けられている基準マーク、36はレチクルハンドラ、37はレチクルアライメントステージ、38はレチクルアライメントステージ支持部材、39はレチクルステージガイド、40はウエハ、41はウエハステージガイドである。
【0019】
図4は、レチクル交換およびレチクルアライメント時の各部の動作を示す。すなわち、レチクル交換時、レチクルステージ1はレチクル交換位置(図4(a)に示す位置)に位置決めされる。同時に、新たなレチクル34が不図示の搬送手段により不図示のレチクルライブラリ等から搬送されてレチクルチェンジャ32に引き渡され、レチクルチェンジャ32によってレチクル交換位置に来たレチクルステージ1上に載置される。レチクルステージ1には、図5に示すように、レチクルチャック56が設けられており、載置されたレチクル34をレチクルチャック56で真空吸着し、レチクルステージ1上に保持する。図5において、54はレチクルステージ天板である。
【0020】
レチクルアライメント時、レチクルステージ1はレチクルアライメント位置(図4(b)に示す位置)に移動する。図5は、このレチクルアライメント位置におけるレチクルアライメント動作の詳細を示す。レチクルステージ1がレチクルアライメント位置に来る(図5(a))と、レチクルハンドラ36が下降してレチクルハンドラ36の昇降軸51の下端に板ばね52を介して取り付けられたレチクル吸着パッド53によりレチクル34を真空吸着する(図5(b))。次に、レチクルステージ1上のレチクルチャック56の真空を空気吹き出しに切り換えてそのエアーフローによりレチクル34をレチクルチャック56より微少量(例えばレチクルアライメントスコープ33の焦点深度を10μmとすると、レチクル34がその焦点深度を外れない2〜数μm程度)浮上させる(図5(c))。
【0021】
この状態で、レチクルアライメントスコープ33により基準マーク35とレチクル34上に形成されている不図示の位置合わせマークとの位置ずれを検出し、この位置ずれを補正するようにレチクルアライメントステージ37を駆動する。さらに、レチクルチャック56の空気吹き出しをオフに、真空をオンに切り換えてレチクル34をレチクルチャック56に真空吸着する。次いで、レチクルハンドラ36のレチクル吸着パッド53の真空をオフして位置合わせしたレチクル34をレチクルステージ1に引き渡し、レチクルハンドラ36を上昇する(図4(c))。
【0022】
レチクルアライメントを終了すると、レチクルアライメントスコープ33によりレチクル34上の位置合わせマークとレチクルステージ1の基準マーク35との位置ずれ量を計測し、その計測値とウエハのアライメント残留誤差とに基づいてウエハステージ3上のウエハのXYθを設定して走査露光を行なう。
【0023】
なお、レチクルアライメントはレチクル交換時以外にも適宜行なうことができる。
【0024】
また、上記の位置ずれ検出に際しては、レチクルハンドラ36を下降する前に、先ず、レチクル34の表面をレチクルアライメントスコープ33で観察し、レチクル34の位置合わせマークがレチクルアライメントスコープ33の計測範囲内にあった場合は、上記位置決め処理をすることなく上記の位置ずれ量計測および走査露光を行なうようにすることもできる。この場合、レチクル34の位置合わせマークがレチクルアライメントスコープ33の計測範囲内にはないが該レチクルアライメントスコープ33の視野内にあった場合は、レチクルアライメントスコープ33の倍率を切り換えることなく、前記レチクル34の位置ずれ検出を行ない、レチクル34の位置合わせマークがレチクルアライメントスコープ33の視野内にない場合は、レチクルアライメントスコープ33の倍率を低倍率に切り換えて、視野を拡大した状態で、前記位置合わせマークの位置ずれ検出を行なうようにする。この倍率切り換えはレチクルハンドラ36の下降と並行して行なう。また、倍率を切り換えた場合はレチクルハンドラ36の上昇と並行して倍率をもとに戻す。
【0025】
[微小デバイスの製造の実施例]
図6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。
【0026】
図7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。
【0027】
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。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、原版のアライメント機構を原版ステージ上には載せないで、別置きにしたため、原版ステージを軽量化し、原版ステージの走査速度を上げてスループットを向上させることができる。また、原版ステージの重量によるステージ定盤等の撓みを少なくすることができ、露光精度を向上させることができる。
【0029】
また、アライメント機構の原版吸着部を弾性支持したため、原版吸着部の下降量の誤差許容量をより大きく取ることができ、アライメント機構内に微動Z機構を設ける必要がなく、原版を高速に位置決めすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図である。
【図2】図1の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図3】図1の装置におけるレチクルアライメント機構の説明図である。
【図4】図1の装置におけるレチクル交換およびアライメント処理の説明図である。
【図5】図4に示すレチクルアライメント処理のより詳細な説明図である。
【図6】微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図7】図6におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
1:レチクルステージ、1a:貫通穴、2:投影光学系、3:ウエハステージ、3a:Xステージ、3b:Yステージ、4,5,6:リニアモータ、7:ステージ定盤、8:ダンパ、9:鏡筒定盤、10:ベースフレーム、11:ダンパ、12:支柱、13:距離測定手段、21:投光手段、22:受光手段、23,24:レーザ干渉計、25:レーザ測長光路、26,27:移動鏡、31:照明光学系、32:レチクルチェンジャ、33:レチクルアライメントスコープ、34:レチクル、35:基準マーク、36:レチクルハンドラ、37:レチクルアライメントステージ、38:レチクルアライメントステージ支持部材、39:レチクルステージガイド、40:ウエハ、41:ウエハステージガイド、51:昇降軸(Z軸)、52:板ばね、53:レチクル吸着パッド、54:レチクルステージ天板、56:レチクルチャック。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus used in manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI, a liquid crystal device, an imaging device such as a CCD, or a device such as a magnetic head, in particular, to reduce the weight of an original stage that holds the original, The present invention relates to an exposure apparatus that improves throughput.
[0002]
[Prior art]
In a batch exposure type exposure apparatus (stepper), when the projection optical system is constituted by a lens, the imaging region has a circular shape. However, since the semiconductor integrated circuit is generally rectangular, the transfer area in the case of collective exposure is a rectangular area inscribed in the imaging area of the circle of the projection optical system. Therefore, even the largest transfer region is a square with sides 1 / √2 of the diameter of the circle. On the other hand, the transfer area is enlarged by scanning and moving the reticle and wafer in synchronism using the slit-shaped exposure area having the diameter of the circular image formation area of the projection optical system. A scanning exposure method (step-and-scan method) has been proposed. In this method, when a projection optical system having an imaging region of the same size is used, a larger transfer area is ensured compared to the step-and-repeat method in which batch exposure is performed for each transfer region using a projection lens. be able to. In other words, since there is no restriction by the optical system in the scanning direction, it is possible to ensure only the stroke of the scanning stage, and it is possible to ensure a transfer area approximately √2 times in the direction perpendicular to the scanning direction. .
[0003]
An exposure apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit is desired to expand a transfer region and improve resolution in order to cope with manufacture of a highly integrated chip. The adoption of a smaller projection optical system is advantageous in terms of optical performance and cost, and the step-and-scan type exposure method is attracting attention as a mainstream of future exposure apparatuses.
[0004]
In such a step-and-scan exposure apparatus, it is necessary to align the reticle and the wafer with high accuracy. For example, the reticle placed on the reticle stage by reticle exchange or the like is placed on the reticle stage by the reticle alignment scope. The position relative to the reference mark is measured with high accuracy. The higher the accuracy of this reticle scope, the narrower the measurement range, and the measurement range of the reticle alignment scope in the exposure apparatus compatible with 256M, which the present inventors aim at, is about 2 μm square.
[0005]
In the conventional reticle hand, it is impossible to place the reticle on the reticle stage with an error of about 2 μm. Therefore, it is conceivable that an XYθ fine movement mechanism is provided on the reticle stage, and the reticle alignment scope is switched to a low magnification to drive the reticle positional deviation within 2 μm. However, if the XYθ fine movement mechanism is provided on the reticle stage, the reticle stage becomes heavy. In particular, in a scanning type exposure apparatus that scans the reticle, the moving speed of the stage is slowed down, resulting in a decrease in throughput or the stage due to the weight of the reticle stage. There arises a problem that the exposure accuracy is lowered due to bending of the surface plate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems in the above-described conventional example, and an object of the present invention is to reduce the weight of an original stage and improve throughput and exposure accuracy in an exposure apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a part of a pattern of an original is projected onto a substrate via a projection optical system, and the original and the substrate are scanned together relative to the projection optical system. In an exposure apparatus that exposes a pattern of an original on the substrate, an original stage that includes a first air pad and sucks and holds the original placed on the air pad substantially horizontally, and the original of the original on the original stage Means for detecting a positional deviation with respect to the stage at a predetermined original plate alignment position, an elevating shaft that moves up and down substantially vertically at the original plate alignment position, and attached to the elevating shaft via a leaf spring to hold the original plate on the original stage by suction A possible second air pad, and an original that is sucked and held by the second air pad in the pattern drawing plane of the original and an axis perpendicular to the plane through the lifting shaft Means for finely moving the original stage, sending the original stage to the original plate alignment position, lowering the elevating shaft to adsorb the original on the original stage by the second air pad, and supplying air from the first air pad. And a control means for causing the original plate to float by a small amount, causing the detection means to detect the positional deviation, and causing the fine movement means to finely move the original plate in accordance with the positional deviation detection result. .
[0008]
In a preferred embodiment of the present invention, the master further includes a master replacement means for replacing the master on the master stage at a predetermined master replacement position outside the exposure area, and the master alignment position is different from the master replacement position. The position is set so as not to interfere with the operation of the exchange means. In this case, the original plate alignment position can be set to the exposure standby position of the first shot.
[0009]
[Action]
According to the present invention, the fine movement mechanism for aligning the original plate is not placed on the original plate stage, that is, the original plate stage is reduced in weight by being separately placed, thereby improving throughput (up scanning speed) and improving exposure accuracy. Is possible.
[0010]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view schematically showing an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention as viewed from the side, and FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the exposure apparatus. As shown in these drawings, this exposure apparatus projects a part of the pattern of the original on the reticle stage 1 onto the wafer on the wafer stage 3 via the projection optical system 2, and is relative to the projection optical system 2. In addition, the reticle pattern is exposed to the wafer by synchronously scanning the reticle and the wafer in the Y direction, and step movement is performed to repeatedly perform this scanning exposure on a plurality of transfer areas (shots) on the wafer. A step-and-scan type exposure apparatus.
[0011]
Reticle stage 1 is driven in the Y direction by linear motor 4, X stage 3 a of wafer stage 3 is driven in the X direction by linear motor 5, and Y stage 3 b is driven in the Y direction by linear motor 6. . In the synchronous scanning of the reticle and the wafer, the reticle stage 1 and the Y stage 3b are driven in the Y direction at a constant speed ratio (for example, 4: -1, where “−” indicates that the direction is opposite). Do. Further, the step movement in the X direction is performed by the X stage 3a. A Z-tilt stage (not shown) is mounted on the X stage 3a, and a wafer chuck (not shown) for holding the wafer is mounted thereon.
[0012]
The wafer stage 3 is provided on a stage surface plate 7, and the stage surface plate 7 is supported on a floor or the like at three points via three dampers 8. The reticle stage 1 and the projection optical system 2 are provided on a lens barrel base plate 9, and the lens barrel base plate 9 is supported on a base frame 10 placed on a floor or the like via three dampers 11 and a column 12. Yes. The damper 8 is an active damper that actively dampens or dampens vibrations in the six-axis direction. However, a passive damper may be used, or the damper 8 may be supported without a damper.
[0013]
The exposure apparatus also includes distance measuring means 13 such as a laser interferometer and a micro encoder that measure the distance between the lens barrel surface plate 9 and the stage surface plate 7 at three points.
[0014]
The light projecting means 21 and the light receiving means 22 constitute a focus sensor for detecting whether or not the wafer on the wafer stage 3 is positioned on the focus surface of the projection optical system 2. That is, the light projecting means 21 fixed to the lens barrel base plate 9 irradiates the wafer with light from an oblique direction, and the position of the reflected light is detected by the light receiving means 22, whereby the optical axis direction of the projection optical system 2 is detected. The position of the wafer surface is detected.
[0015]
In the apparatus of FIG. 1, light emitted from a laser interferometer light source (not shown) is introduced into the Y-direction laser interferometer 24 for reticle stage. The light introduced into the Y-direction laser interferometer 24 is transmitted to the fixed mirror (not shown) in the laser interferometer 24 by the beam splitter (not shown) in the laser interferometer 24 and the Y-direction moving mirror 26. It is divided into the light to go. The light traveling toward the Y-direction moving mirror 26 enters the Y-direction moving mirror 26 fixed to the reticle stage 4 through the Y-direction measuring optical path 25. The light reflected here returns again to the beam splitter in the laser interferometer 24 through the Y-direction measuring optical path 25 and is superposed on the light reflected by the fixed mirror. The movement distance in the Y direction is measured by detecting a change in light interference at this time. The movement distance information thus measured is fed back to a scanning control device (not shown), and the positioning control of the scanning position of the reticle stage 4 is performed. Similarly, in the Y stage 3b, the scanning position is controlled based on the length measurement result by the Y direction laser interferometer 23 for wafer stage.
[0016]
In this configuration, when the wafer is loaded onto the wafer stage 3 by the transfer means (not shown) via the transfer path between the two support columns 12 at the front of the apparatus and the predetermined alignment is completed, the exposure apparatus performs scanning exposure and While repeating step movement, the reticle pattern is exposed and transferred to a plurality of exposure areas on the wafer. In scanning exposure, the reticle stage 1 and the Y stage 3b are moved in the Y direction (scanning direction) at a predetermined speed ratio, and the pattern on the reticle is scanned with slit-shaped exposure light, and the projected image is used for the wafer. , The pattern on the reticle is exposed to a predetermined exposure area on the wafer. During the scanning exposure, the height of the wafer surface is measured by the focus sensor, and the height and tilt of the wafer stage 3 are controlled in real time based on the measured values, and focus correction is performed. When the scanning exposure for one exposure region is completed, the X stage 3a is driven in the X direction to move the wafer stepwise, thereby positioning the other exposure region with respect to the scanning exposure start position and performing the scanning exposure. Note that each exposure region can be sequentially and efficiently exposed to a plurality of exposure regions on the wafer by combining the step movement in the X direction and the movement for scanning exposure in the Y direction. , The Y scanning direction to positive or negative, the exposure order to each exposure area, and the like are set.
[0017]
At the time of reticle replacement, the reticle stage 1 moves to a reticle replacement position outside the exposure area and receives a reticle from a reticle changer (not shown). The received reticle is held on the reticle stage 1 by a vacuum suction pad. Next, the reticle stage 1 is moved to the reticle alignment position, and reticle alignment is performed. At the time of reticle alignment, a reticle handler (not shown) descends onto the reticle stage 1 to grab the reticle, and drives the reticle alignment stage (not shown) to align the reticle with the reference mark on the reticle stage 1. A vacuum suction pad is attached to the lower end of the reticle handler via a leaf spring. During alignment, the reticle is held by the vacuum suction pad, and air is blown out from the vacuum suction pad of the reticle stage 1 to expose the reticle. The reticle alignment stage is driven while floating from the stage 1.
[0018]
FIG. 3 shows the configuration of the reticle alignment mechanism in the apparatus of FIG. In this apparatus, the reticle alignment mechanism is not placed on the reticle stage but is placed separately, thereby reducing the weight of the reticle stage and increasing its scanning speed to improve the throughput. In the figure, reference numeral 1 denotes a reticle stage, the solid line indicates the state at the reticle alignment position, and the two-dot chain line indicates the state at the reticle replacement position (left side in the figure) or the exposure area (right side in the figure). Show. 2 is a projection optical system (projection lens), 3 is a wafer stage, 31 is an illumination optical system, 32 is a reticle changer, 33 is a substrate position detection microscope (reticle alignment scope), 34 is a reticle, and 35 is provided on the reticle stage 1. The reference mark 36 is a reticle handler, 37 is a reticle alignment stage, 38 is a reticle alignment stage support member, 39 is a reticle stage guide, 40 is a wafer, and 41 is a wafer stage guide.
[0019]
FIG. 4 shows the operation of each part during reticle replacement and reticle alignment. That is, at the time of reticle replacement, the reticle stage 1 is positioned at the reticle replacement position (position shown in FIG. 4A). At the same time, a new reticle 34 is transported from a reticle library (not shown) by a transport means (not shown), delivered to the reticle changer 32, and placed on the reticle stage 1 that has reached the reticle replacement position by the reticle changer 32. As shown in FIG. 5, the reticle stage 1 is provided with a reticle chuck 56, and the mounted reticle 34 is vacuum-sucked by the reticle chuck 56 and held on the reticle stage 1. In FIG. 5, reference numeral 54 denotes a reticle stage top plate.
[0020]
At the time of reticle alignment, the reticle stage 1 moves to the reticle alignment position (position shown in FIG. 4B). FIG. 5 shows details of the reticle alignment operation at this reticle alignment position. When the reticle stage 1 comes to the reticle alignment position (FIG. 5A), the reticle handler 36 is lowered, and the reticle is sucked by the reticle suction pad 53 attached to the lower end of the lift shaft 51 of the reticle handler 36 via the leaf spring 52. 34 is vacuum-adsorbed (FIG. 5B). Next, the vacuum of the reticle chuck 56 on the reticle stage 1 is switched to air blowing, and the air flow causes the reticle 34 to be slightly smaller than the reticle chuck 56 (for example, if the depth of focus of the reticle alignment scope 33 is 10 μm), the reticle 34 Float (approximately 2 to several μm that does not deviate from the focal depth) (FIG. 5C)
[0021]
In this state, the reticle alignment scope 33 detects a misalignment between the reference mark 35 and an alignment mark (not shown) formed on the reticle 34, and drives the reticle alignment stage 37 so as to correct this misalignment. . Further, the air blowing of the reticle chuck 56 is turned off and the vacuum is turned on, so that the reticle 34 is vacuum-adsorbed to the reticle chuck 56. Next, the reticle 34 that has been aligned by turning off the vacuum of the reticle suction pad 53 of the reticle handler 36 is transferred to the reticle stage 1 and the reticle handler 36 is raised (FIG. 4C).
[0022]
When the reticle alignment is completed, the amount of positional deviation between the alignment mark on the reticle 34 and the reference mark 35 on the reticle stage 1 is measured by the reticle alignment scope 33, and the wafer stage is based on the measured value and the residual alignment error of the wafer. 3 XYθ of the wafer on 3 is set and scanning exposure is performed.
[0023]
Note that reticle alignment can be performed as appropriate other than during reticle replacement.
[0024]
When detecting the above-described misalignment, the surface of the reticle 34 is first observed with the reticle alignment scope 33 before the reticle handler 36 is lowered, and the alignment mark of the reticle 34 is within the measurement range of the reticle alignment scope 33. If there is, it is possible to perform the positional deviation amount measurement and the scanning exposure without performing the positioning process. In this case, if the alignment mark of the reticle 34 is not within the measurement range of the reticle alignment scope 33 but is within the field of view of the reticle alignment scope 33, the reticle 34 is switched without switching the magnification of the reticle alignment scope 33. When the alignment mark of the reticle 34 is not within the field of view of the reticle alignment scope 33, the magnification of the reticle alignment scope 33 is switched to a low magnification, and the position of the alignment mark is expanded. The position shift detection is performed. This magnification switching is performed in parallel with the lowering of the reticle handler 36. When the magnification is switched, the magnification is restored to the original in parallel with the raising of the reticle handler 36.
[0025]
[Examples of microdevice manufacturing]
FIG. 6 shows a manufacturing flow of a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. 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, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0026]
FIG. 7 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step 17 (development), 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.
[0027]
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture at low cost.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the original plate alignment mechanism is not placed on the original plate stage, but is placed separately. Therefore, the original stage can be reduced in weight, and the scanning speed of the original plate stage can be increased to improve the throughput. it can. Further, it is possible to reduce the deflection of the stage surface plate or the like due to the weight of the original stage, thereby improving the exposure accuracy.
[0029]
In addition, since the original plate adsorption portion of the alignment mechanism is elastically supported, it is possible to increase the allowable error of the descending amount of the original plate adsorption portion, and it is not necessary to provide a fine movement Z mechanism in the alignment mechanism, and the original plate is positioned at high speed. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention as viewed from the side.
2 is a perspective view showing an appearance of the exposure apparatus of FIG. 1. FIG.
3 is an explanatory diagram of a reticle alignment mechanism in the apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of reticle replacement and alignment processing in the apparatus of FIG. 1;
5 is a more detailed explanatory diagram of reticle alignment processing shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a flow of manufacturing a microdevice.
7 is a diagram showing a detailed flow of the wafer process in FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
1: reticle stage, 1a: through hole, 2: projection optical system, 3: wafer stage, 3a: X stage, 3b: Y stage, 4, 5, 6: linear motor, 7: stage surface plate, 8: damper 9: lens base plate, 10: base frame, 11: damper, 12: support, 13: distance measuring means, 21: light projecting means, 22: light receiving means, 23, 24: laser interferometer, 25: laser length measurement Optical path, 26, 27: Moving mirror, 31: Illumination optical system, 32: Reticle changer, 33: Reticle alignment scope, 34: Reticle, 35: Reference mark, 36: Reticle handler, 37: Reticle alignment stage, 38: Reticle alignment Stage support member, 39: reticle stage guide, 40: wafer, 41: wafer stage guide, 51: lifting axis (Z axis), 52: plate I, 53: reticle suction pad, 54: reticle stage top plate, 56: reticle chuck.

Claims (4)

原版のパターンの一部を投影光学系を介して基板に投影し、該投影光学系に対し相対的に前記原版と基板を共に走査することにより前記原版のパターンを前記基板に露光する露光装置において、
第1のエアーパッドを備え、該エアーパッド上に載置された原版を実質水平に吸着保持する原版ステージと、
前記原版ステージ上の原版の該原版ステージに対する位置ずれを所定の原版アライメント位置で検出する手段と、
該原版アライメント位置で実質垂直に昇降する昇降軸と、
該昇降軸に板ばねを介して取り付けられ前記原版ステージ上の原版を吸着保持可能な第2のエアーパッドと、
第2のエアーパッドにより吸着保持された原版を前記昇降軸を介して該原版のパターン描画平面内と該平面に垂直な軸回りとに微動させる手段と、
前記原版ステージを前記原版アライメント位置に送り込み、前記昇降軸を下降させて該原版ステージ上の原版を第2のエアーパッドにより吸着させ、第1のエアーパッドからエアーを吹き出させて該原版を微少量浮上させ、前記検出手段で前記位置ずれを検出させ、この位置ずれ検出結果に応じて前記微動手段により該原版を微動させる制御手段と
を具備することを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that projects a part of an original pattern onto a substrate via a projection optical system, and exposes the original pattern on the substrate by scanning the original and the substrate relative to the projection optical system. ,
An original stage provided with a first air pad and holding the original placed on the air pad substantially horizontally;
Means for detecting a displacement of the original on the original stage relative to the original stage at a predetermined original alignment position;
A lifting shaft that moves up and down substantially vertically at the original plate alignment position;
A second air pad attached to the elevating shaft via a leaf spring and capable of sucking and holding the original on the original stage;
Means for finely moving the original held by suction by the second air pad in the pattern drawing plane of the original and the axis perpendicular to the plane via the lifting shaft;
The original stage is sent to the original alignment position, the lifting shaft is lowered, the original on the original stage is adsorbed by the second air pad, and air is blown out from the first air pad to slightly reduce the original. An exposure apparatus comprising: a control unit that floats, causes the detection unit to detect the positional deviation, and finely moves the original plate by the fine movement unit according to a detection result of the positional deviation.
前記原版ステージ上の原版を露光領域外の所定の原版交換位置で交換する原版交換手段をさらに備え、前記原版アライメント位置が前記原版交換位置とは異なる前記原版交換手段の動作と干渉しない位置に設定されていることを特徴とする請求項1記載の露光装置。The apparatus further comprises an original exchanging means for exchanging the original on the original stage at a predetermined original exchanging position outside the exposure area, and the original alignment position is set to a position that does not interfere with the operation of the original exchanging means different from the original exchanging position. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus is provided. 前記原版アライメント位置が第1ショットの露光待機位置であることを特徴とする請求項2記載の露光装置。3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the original plate alignment position is an exposure standby position for the first shot. 請求項1〜3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。A device manufacturing method using the apparatus according to claim 1.
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