JP3823417B2 - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents
Exposure apparatus and exposure method Download PDFInfo
- Publication number
- JP3823417B2 JP3823417B2 JP03832997A JP3832997A JP3823417B2 JP 3823417 B2 JP3823417 B2 JP 3823417B2 JP 03832997 A JP03832997 A JP 03832997A JP 3832997 A JP3832997 A JP 3832997A JP 3823417 B2 JP3823417 B2 JP 3823417B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- reticle
- control
- reticle stage
- position information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置あるいは液晶表示装置等の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置あるいは液晶表示装置は、ウェハ上に複数層の回路パターンを積層して形成されるので、そのフォトリソグラフィ工程において投影露光する際、ウェハ上の各ショット領域に形成された回路パターンと、その上層に投影されるレチクルの回路パターンの像とを正確に位置合わせしてから露光する必要がある。従来の露光装置では、ウェハステージ上の基準マークに関してレチクルを位置合わせして固定し、次に基準マークとウェハとの位置関係を計測した後、ウェハステージ制御系により、ウェハステージ位置測定系からのウェハステージ位置をフィードバックしつつ、ウェハステージ駆動系を制御してウェハステージをステッピング駆動させ、ウェハの各ショット領域を順次露光位置に位置決めしていた。そして、ウェハステージの現在位置と目標位置との差分が所定時間以上継続して所定の許容範囲内に収まったら、露光光源のシャッタを開けて露光を開始していた。
【0003】
この露光に至るまでのウェハステージの位置決め動作は、ウェハの前露光位置から次の露光位置(目標位置)の近傍までウェハステージを移動させるステッピング動作と、ステッピング動作に続いてウェハステージを正確に目標位置に位置決めさせる追い込み動作とに分けられる。図4は、ステッピング動作から追い込み動作に至るウェハステージの動特性の一例を示している。図4で横軸は経過時間を表し、縦軸はウェハ目標位置からの誤差量を表している。図4において、ウェハステージは所定の速度プロファイルに基づいて減速しながら目標位置に近づくが、目標位置を一旦通過して行き過ぎ、その後過渡応答的に収束して定常位置偏差内に収まる。このような動特性でウェハステージを制御する場合における露光は、ウェハステージが定常位置偏差内に収束した時点から所定時間後から開始するように決められている。ウェハステージの位置は、ウェハステージ位置測定系のレーザ測長器から常にフィードバックされているので、例えば定常位置偏差内に収束したと認められた時点から複数点(例えば10点)のウェハステージ位置のデータをサンプリングして、それらが定常位置偏差内にあれば露光開始の指令を発するようにしている。
【0004】
従って、ウェハステージの位置決め動作から露光開始の指令が発せられるまでの時間を短縮することができれば、つまり、ウェハステージのステッピング動作と追い込み動作に要する時間を短縮することができれば、露光装置のスループットを向上させることができることになる。
【0005】
しかしながら、露光装置のウェハステージ系には極めて高い位置決め精度が要求されているため、ステージ自体には高い剛性が要求され、またステージ駆動系には最少のバックラッシュに加えて十分な分解能と動力を備えていることが要求される結果、ウェハステージ系は相当の重量にならざるを得ず、これを短時間で所定位置に位置決めさせるウェハステージ制御系を実現するのは困難である。結局、従来の露光装置では、追い込み動作の時間を短縮させる制御が困難であるためにスループットを向上させることができず、全体の露光時間が長くなってしまうという不都合が生じていた。また、仮にステッピング動作を高速化させて位置決め動作の時間の短縮を図ろうとしても、減速時に重いウェハステージによる大きな慣性力が働いている状況では、制御系をいくら調整しても追い込み動作に要する時間は逆に長くなってしまうため、従来の制御方式では露光工程のスループットの向上に限界が生じていた。
【0006】
この問題を解決する手段が特開平7−220998号公報において開示されている。当該公報に開示された制御方式を図5を用いて説明する。図5は、ステッピング動作から追い込み動作に至る図4と同一波形であるウェハステージの動特性の一例(実線)と、ウェハステージの動きに追従して移動するレチクルステージの動特性(破線)を示している。図5で横軸は経過時間を表し、縦軸はウェハ目標位置からの誤差量を表している。図5において、まずウェハステージが所定の速度プロファイルに基づいて減速しながら目標位置に近づいてくる。予め決めておいた所定の誤差量内にウェハステージが到達すると、レチクルステージ制御系は、当該誤差量を追従範囲として、その後のウェハステージの移動特性にレチクルステージが追従するようにレチクルステージ駆動系を制御する。
【0007】
より具体的には、レチクルステージ制御系は、レチクルステージの目標位置情報とレチクルステージ位置情報との差分に対して、さらにウェハステージ位置誤差信号に所定の定数(図5においては、定数=1である)を乗じた値との差分を求めたレチクルステージ位置誤差信号に基づいてレチクルステージ駆動系を制御する。
【0008】
このレチクルステージ制御系では、レチクルステージ位置誤差信号に対してゲイン項として比例項Kpと積分項Kiとを用いた差分方程式に基づくPI制御によりレチクルステージ駆動系を制御している。過渡応答的に移動しているウェハステージに追従してレチクルステージを移動させるために、レチクルステージ位置誤差信号に対してゲイン項として比例項Kpを用いただけのP(プロポーショナル)制御では追従しきれずスループットが低下してしまうので、レチクルステージ位置誤差信号を積分して積分項Kiを乗じた値を加えることにより安定して追従できるようにさせている。
【0009】
従来の露光装置では、ウェハステージが定常位置偏差内に十分収束するまで露光開始を待たせるようにしていたのに対して、この方法によれば、レチクルステージをウェハステージの移動に追従させて移動させるように制御するので、ウェハステージが定常位置偏差内に収束せず未だ過渡応答的に振動している状態であっても、相対的にウェハとレチクルとの位置合わせを行うことができるようになる。ウェハステージの位置とレチクルステージの位置は、ウェハステージ位置測定系及びレチクルステージ位置測定系の各レーザ測長器から常にフィードバックされているので、ウェハステージとレチクルステージの相対位置誤差が、例えば図4に示したような、定常位置偏差と同一の相対位置偏差内に収束したと認められた時点から、複数点(例えば10点)の相対位置誤差のデータをサンプリングして、それらが相対位置偏差内にあれば露光動作開始の指令を発するようにする。
【0010】
レチクルステージはウェハステージに比較して十分軽量であるので応答性の優れた制御が容易に行える。従って、ウェハの各露光領域をレチクルパターンの露光位置の近傍からその露光位置に設定する追い込み動作に要する時間を短縮することができるようになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置において、上述の制御方式に基づいて、ウェハステージのステップ動作及び追い込み動作にレチクルステージを追従させる場合を考えてみる。ウェハの前露光位置から次の露光位置にレチクルの回路パターンの結像位置を移動させるために、例えばX軸方向にウェハステージを移動させる際には、ウェハステージのY軸の制御における目標位置に変化はなく、理想的にはY軸方向にウェハステージは移動しないはずである。
【0012】
しかしながら、現実にはウェハステージのX軸ステージが駆動系により駆動されて移動を開始すると、X軸ステージの移動に伴って各部に生じた振動がウェハステージのY軸ステージに伝達され、Y軸ステージ自体が微少振動を始める。この振動はステージ機構内の各構成部材の共振により生じるため比較的高い周波数成分を有している。この現象を以降クロストークと呼ぶことにする。このクロストークにより生じたY軸ステージの振動の様子を図6に示す。図6に示すようにウェハステージのY軸ステージの振動(振動の振幅は例えば200nm程度である)に対して、レチクルステージ制御系は、レチクルステージのY軸方向の目標位置情報とY軸方向のレチクルステージ位置情報との差分に対して、さらにY軸方向のウェハステージ位置誤差信号に所定の定数を乗じた値との差分を求めたY軸方向のレチクルステージ位置誤差信号に基づいてY軸方向のレチクルステージ駆動系をPI制御で駆動する。
【0013】
従って、本来Y軸方向の目標位置に変化がなく、Y軸方向には移動させる必要がないレチクルステージが、ウェハステージのY方向の振動に追従しようとして移動を開始する。しかしながら、このPI制御では比較的高い周波数成分を含むY軸方向のウェハステージ位置誤差信号の積分値が加えられるので、図6の破線に示すようにウェハステージの減衰振動(実線)に対して位相が反転した状態で減衰するようにレチクルステージは制御され、結局ステップ動作したレチクルステージのX軸方向の露光動作開始条件が整っても、Y軸側の露光動作開始条件が整うのが遅れてしまい、逆にスループットを低下させ、また精度を悪化させてしまうという問題が生じている。
【0014】
このように、特開平7−220998号公報において開示された制御方式では、ウェハステージがステップする軸(上述ではX軸)についてはレチクルステージを追従させて短時間で露光動作開始条件を整えることができるようになるが、ステップしない軸(上述ではY軸)方向に生じた比較的高い周波数成分を有するウェハステージの振動については考慮しておらず、非ステップ軸でのウェハステージの振動に対するレチクルステージの追従の困難性に基づくスループットの低下を回避することができないという問題があった。
【0015】
本発明の目的は、基板上の各露光位置をレチクルのパターンの結像位置に位置決めするのに要する時間を短縮して、露光工程のスループットを向上させた露光装置及び露光方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために以下の構成を有する。
第1軸(X軸)方向にのみウェハステージを移動させたとき、レチクルステージの第1軸方向は、比例項Kpと積分値Kiとを用いたPI制御によって制御し、レチクルステージの第2軸(Y軸)方向は、比例項Kpのみを用いたP制御によって制御する。第2軸(Y軸)方向にのみウェハステージを移動させたとき、レチクルステージの第2軸方向は、比例項Kpと積分値Kiとを用いたPI制御によって制御し、レチクルステージの第1軸方向は、比例項Kpのみを用いたP制御によって制御する。このような制御によってウェハステージの移動方向と直交する方向に生じる高周波成分にレチクルステージが追従しないようにする。
【0017】
上記露光装置において、前記移動予定量が、0又は所定の基準範囲以内であれば、前記レチクルステージ位置制御系は、前記P制御で前記レチクルステージ駆動系の制御を行うようにしてもよい。また、前記所定の基準値は、前回の目標位置に対する前記基板ステージの停止位置のオフセット量であってもよい。
【0018】
また、上記目的を達成するために以下の工程を有する。
ウェハステージを位置決めする際に、所定範囲に入ったらレチクルステージをウェハステージの動きに追従させて位置決めを行う方法において、ウェハステージの位置情報とウェハステージの次の目標位置情報とに基づいて第1軸方向と第2軸方向との移動予定量を算出する工程と、第1軸方向と第2軸方向との移動予定量のうち、移動予定量が基準範囲内の軸方向は比例項Kpのみを用いたP制御を行い移動予定量が基準範囲外の軸方向は比例項Kpと積分値Kiとを用いたPI制御を行うように制御する工程とを有す。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による露光装置及び露光方法を図1乃至図3を用いて説明する。本実施の形態における露光装置は、レチクル上のパターンの像を投影光学系を介して縮小投影し、パターン像を感光基板上の各ショット領域に順次露光するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置である。
図1は本実施の形態による露光装置の概略構成を示している。以下、投影光学系PLの光軸方向をZ軸とし、光軸に垂直な平面をXY平面として本実施の形態による露光装置の構成を説明する。
【0020】
露光用の照明光源LMPからの照明光ILとして、例えば、超高圧水銀ランプの輝線であるi線(波長λ=365nm)、g線(λ=436nm)、或いは、KrFエキシマレーザ光(λ=248nm)、さらにはArFエキシマレーザ光、金属蒸気レーザ光等の紫外域の光を用いることができる。
【0021】
照明光源LMPから射出された照明光ILは、シャッタ4を介してコリメータレンズ、フライアイレンズ、レチクルブラインドなどからなる照明光学系6により照度分布がほぼ均一な平行光束に変換され、レチクルRを均一な照度分布で照明する。
レチクルRのパターン描画領域には、被露光基板であるウェハWに投影すべき回路パターンが電子ビーム描画装置等により描画されている。レチクルR上の回路パターンはレチクルRの上方からの照明光束の照射によりウェハWに投影露光される。
【0022】
レチクルRは、X−Y面内を移動可能なレチクルステージRSTに設けられたレチクルチャック(図示せず)によって、例えば真空吸着等によりレチクルステージRST上に固定される。詳細な図示は省略しているが、レチクルステージRSTはX軸方向に移動するレチクルXステージと、レチクルXステージを支えてY軸方向に移動するレチクルYステージとから構成され、それぞれのステージは送りねじと当該送りねじを回転させる駆動モータとを有するレチクルステージ駆動機構によりそれぞれ移動可能になっている。図1においては、X方向の駆動系を示しており、レチクルXステージを駆動するための送りねじ10X及び駆動モータ8Xが示されている。図1においては、Y軸側の駆動系の図示を省略しているが、X軸側と同様の構成である。
【0023】
レチクルステージRSTのX、Y方向の位置は、レチクルステージRSTの周辺部に固定された反射鏡12Xにレーザ測長器14Xからのレーザ光を反射させてX方向の位置が常時計測され、同様にY方向の位置についても図示を省略した反射鏡12Y及びレーザ測長器14Yにより常時計測されている。レーザ測長器14Xで測定されたレチクルステージのX方向の位置情報はX方向の制御を行う制御系24Xに送られる。制御系24Xの構成については後に詳述するが、X方向のレチクルステージ位置情報に基づいて制御系24Xは、レチクルステージRSTのX軸の駆動系を正確に制御してレチクルRを所定の位置に位置決めすることができるようになっている。図示しない制御系24Yも同様にY方向のレチクルステージ位置情報に基づいてレチクルステージRSTのY軸の駆動系を正確に制御してレチクルRを所定の位置に位置決めすることができるようになっている。
【0024】
投影光学系PLは、レチクルRを透過した光束を集束させ、X、Y方向に移動可能な基板ステージWST上に設けられたウェハホルダ(図示せず)に載置されたウェハWの所定のショット位置にレチクルRのパターンの像を投影する。ウェハホルダはウェハWを真空吸着して保持し、Z軸方向に移動してウェハW面と投影光学系PLとの距離を調整して投影光学系PLの結像面にウェハW面を一致させることができるようになっている。本実施の形態においては、投影光学系PLの投影倍率βは1/5であり、レチクルRのパターンの幅に対して投影像の幅は1/5に縮小される。
【0025】
詳細な図示は省略しているが、ウェハステージWSTはX軸方向に移動するウェハXステージと、ウェハXステージを支えてY軸方向に移動するウェハYステージとから構成され、それぞれのステージは送りねじと当該送りねじを回転させる駆動モータとを有するレチクルステージ駆動機構によりそれぞれ移動可能になっている。図1においては、レチクルXステージを駆動するための送りねじ18X及び駆動モータ16Xを示している。Y軸側の駆動系の図示は省略しているが、X軸側と同様の構成である。
【0026】
ウェハステージWSTのX方向の位置は、ウェハステージWSTの周辺部に固定された反射鏡20Xにレーザ測長器22Xからのレーザ光を反射させてX方向の位置が常時計測され、同様にY方向の位置についても図示を省略した反射鏡20Y及びレーザ測長器22Yにより常時計測されている。レーザ測長器22Xで測定されたウェハステージWSTのX方向の位置情報は制御系24Xに送られる。X方向のウェハステージ位置情報に基づいて制御系24Xは、ウェハステージWSTのX軸の駆動系を正確に制御してウェハステージWSTをX方向にステップ動作させることにより、ウェハステージWSTに載置されたウェハW上の所定の複数のショット位置に対して順次レチクルRの回路パターンの像を重ね合わせ露光することができるようになっている。図示しないY方向の制御系24Yも制御系24Xと同様の構成であり同様の動作を行うことができるようになっている。
【0027】
なお、レチクルRのパターンをウェハW上に露光する際には、予めレチクルRとウェハWの位置合わせをする必要があり、そのためレチクルR及びウェハWには位置合わせ用のアライメントマークが形成されている。これらアライメントマークをレチクルアライメント光学系やウェハアライメント光学系により観察して位置合わせを行うが、ここではそれらの図示及び説明は省略する。
【0028】
次に、制御系24Xの構成を図1を用いて説明する。図1では、制御系24Xのうち、レチクルステージRST及びウェハステージWSTをX軸方向に目標位置に位置決めするための構成を示している。Y軸方向に関する制御系はX軸方向の制御系と同様の構成であるので図示及び説明を省略する。制御系24Xは、ウェハステージWST及びレチクルステージRSTの位置決めすべき目標位置を設定する目標位置設定部26Xを有している。目標位置設定部26Xから出力されたウェハステージ目標位置情報Xw0は、加え合わせ点28Xに入力される。また、レーザ測長器22Xで測定されたウェハステージWSTのX方向の現在位置の情報も加え合わせ点22Xに入力されるようになっている。加え合わせ点28Xは、具体的には減算器であり、ウェハ目標位置情報Xw0とレーザ測長器22Xからのウェハステージ位置情報との差分を算出する。
【0029】
得られたウェハ位置情報の差分はウェハステージ位置誤差(信号)として制御回路30Xに入力されて所定の差分方程式に基づくゲイン項と演算され、その結果がデジタルの出力値としてDAコンバータ32Xに入力される。本実施の形態においては、ウェハステージWST用の制御回路30Xは、ゲイン項に比例項Kpのみを用いるようにしているが、これに限らず他のゲイン項を加えるようにすることも可能である。DAコンバータ32Xでは入力されたデジタル値をアナログ電圧に変換してサーボアンプ34Xに出力する。サーボアンプ34Xでは入力されたアナログ電圧を所定の増幅率で増幅して駆動モータ16Xに供給する。この結果駆動モータ16Xが所定の回転数で回転して送りねじ18Xを回転させ、ウェハステージWSTがX軸方向に移動する。このウェハステージWSTの移動量は、レーザ測長器22Xにより常時計測されてそのウェハステージ位置情報が制御系24Xにフィードバックされ、常に目標位置との比較をしながら位置制御して目標位置に位置決めする閉ループのサーボ系が構成される。
【0030】
また、加え合わせ点28Xで得られたウェハステージ位置誤差は切替器37Xにも入力される。切替器37Xでは、ウェハステージ位置誤差が所定の範囲(例えば0.125μm)に入ると、ウェハステージ位置誤差を乗算器38Xに出力し、露光が終了すると乗算器38Xへの出力を遮断するようになっている。乗算器38Xでは、入力されたウェハステージ位置誤差の値を反転して投影倍率の逆数(1/β)を乗じる演算を行う。この演算結果は、レチクルステージ制御系の加え合わせ点40Xに入力される。
【0031】
一方、目標位置設定部26Xからはレチクルステージ目標位置情報Xr0が加え合わせ点36Xに入力される。また、レーザ測長器14Xで測定されたレチクルステージWSTのX方向の現在位置の情報も加え合わせ点36Xに入力されるようになっている。加え合わせ点36Xは、具体的には減算器であり、レチクル目標位置情報Xr0とレーザ測長器14Xからのレチクルステージ位置情報との差分を算出する。
【0032】
得られたレチクルステージ位置情報の差分は、さらに加え合わせ点40Xに入力される。加え合わせ点40Xは具体的には加算機であり、乗算器38Xで所定の演算が施されたウェハステージ位置誤差と上記レチクルステージ位置情報の差分とが加え合わされてレチクルステージ位置誤差信号を生成する。
レチクルステージ位置誤差信号は、制御回路42Xに入力されて所定の差分方程式に基づくゲイン項と演算され、その結果がデジタルの出力値としてDAコンバータ44Xに入力される。
【0033】
レチクルステージWST用の制御回路42Xは、ゲイン項に比例項Kpと積分項Kiとを有し、それらを加え合わせ点で加え合わせてPI制御にすることも、比例項Kpのみを用いたP制御にすることもできるようになっている。図示では、PI制御になっている状態を示している。この切替は、制御切替部48Xにおいて行われる。制御切替部48Xでは、制御に先立ってウェハステージ位置情報とウェハステージの次の目標位置情報とからウェハステージWSTの移動予定量を算出し、移動予定量に基づいて、制御回路42Xにおいて比例項Kpと積分項Kiとを用いたPI制御と、比例項Kpのみを用いたP制御のいずれかへの切り替えを実行する。
【0034】
切替の判断に用いる移動予定量は、現在のウェハステージ位置情報に対する次のウェハステージ目標位置の差分として求めるようにしている。従って、次のウェハステージ目標位置が前と変わらなければ、移動予定量は0である。制御切替部48Xは、移動予定量が基準値(=0)であれば、制御回路42Xに対してP制御でレチクルステージ駆動系の制御を行うことを指示し、移動予定量が0以外の値であればPI制御でレチクルステージ駆動系を制御するよう指示する。
【0035】
レチクルステージRSTのX方向の制御系に制御切替部48Xを設けたのと同様に、図示しないY方向の制御系にも制御切替部48Yが設けられている。この構成において、例えばウェハステージがX方向には所定距離(例えば、20mm)のステップ動作をするが、Y方向には移動しないような場合を考えてみる。制御切替部48Xは、移動予定量=20を算出し、移動予定量が基準値=0と異なるので、PI制御でレチクルステージのX方向の制御を行うことを制御回路42Xに指示し、一方、制御切替部48Yは、移動予定量=0を算出し、移動予定量が基準値=0と同一なので、P制御でレチクルステージのY方向の制御を行うことを制御回路42Yに指示する。つまり、ステップ動作を行うウェハXステージに対応するレチクルXステージは、上述の特開平7−220998号公報に開示された制御方式に従って、ウェハステージWSTのX方向の位置が所定の追従範囲内に入るとウェハステージWSTのX方向の移動に追従して移動するようにPI制御で駆動される。
【0036】
そして、一方の本来停止しているはずだが実際には比較的高い周波数成分で振動しているウェハYステージに対応するレチクルYステージはP制御で駆動される。図2に、ステッピング動作から追い込み動作に至る図6と同一波形であるウェハYステージの動特性の一例(実線)と、ウェハYステージの動きに追従して移動するレチクルYステージの動特性(破線)を示す。図2で横軸は経過時間を表し、縦軸はウェハ目標位置からの誤差量を表している。レチクルYステージをP制御に切り替えることにより、比較的高い周波数成分を含むY軸方向のウェハステージ位置誤差信号の積分値が加えられることがないので、図2に示すように、レチクルYステージはPI制御で生じてしまうウェハステージの減衰振動に対する追従遅れによる位相の反転は生じず、その分速やかに相対位置偏差内に収束させることができるようになる。なお、以上の説明においては、PI制御をP制御に切り替えるようにしているが、フィルタ制御手段を制御回路42X、42Yに設けておいて、PI制御をP制御に切り替える代わりに、PI制御からフィルタ制御に切り替えるようにしてもよい。
【0037】
また本実施の形態においては、移動予定量の基準値を0として説明したが、所定の基準範囲を予め設定し、移動予定量が所定の基準範囲内にある場合には制御回路42X、42Yに対してP制御でレチクルステージ駆動系の制御を行うことを指示し、移動予定量が所定の基準範囲外の値であればPI制御でレチクルステージ駆動系を制御するようにしてももちろんよい。この所定の基準範囲を、例えば前回の目標位置に対するウェハステージWSTの停止位置のオフセット量に設定するようにしてもよい。要は、ステップ動作時にPI制御で駆動されるレチクルXステージがウェハXステージとの相対位置偏差内に収束する時間とほぼ同じかそれより速く、P制御(またはフィルタ制御)で駆動される非ステップ動作のレチクルYステージがウェハYステージとの相対位置偏差内に収束するように所定の基準範囲を設定すればよい。
【0038】
制御回路42Xから出力されたデジタルの制御信号はDAコンバータ44Xに入力する。DAコンバータ44Xでは入力された制御信号をアナログ電圧に変換してサーボアンプ46Xに出力する。サーボアンプ46Xでは入力されたアナログ電圧を所定の増幅率で増幅して駆動モータ8Xに供給する。この結果駆動モータ8Xが所定の回転数で回転して送りねじ10Xを回転させ、レチクルステージWSTがX軸方向に移動する。このレチクルステージWSTの移動量は、レーザ測長器14Xにより常時計測されてそのレチクルステージ位置情報が制御系24Xにフィードバックされ、常に目標位置との比較をしながら位置制御して目標位置に位置決めする閉ループのサーボ系が構成される。
【0039】
また、加え合わせ点40X、40Yで得られたレチクルステージ位置誤差は、露光判定回路50にも入力される。露光判定回路50では、レチクルステージ位置誤差が、所定のサンプリング数(例えば10点)において所定の相対偏差量以下になっていたらシャッタ開指令をシャッタ駆動回路52に出力するようになっている。シャッタ駆動回路52は、シャッタ開指令が入力されると、照明光源LMPからの照明光を遮光していたシャッタ4を開放するようになっている。
【0040】
次に本実施の形態による露光装置の動作を説明する。なお、本動作説明においては、本実施の形態での特徴を明確に説明するため、X、Y方向の両方向についての制御動作を同時に説明することにする。そして、ウェハステージWSTは、X方向にステップ動作する場合について説明する。
まず、シャッタ駆動回路52によりシャッタ4を閉じて照明光源LMPからの照明光ILを遮光した状態で、図示しないレチクルアライメント光学系により、ウェハステージWST上の基準位置に対するレチクルRの位置関係を検出する。次に、レチクルRをウェハステージWST上の基準位置に対して所定の位置関係の初期露光位置に固定し、この状態でレーザ測長器14X、14Yの計測値を0にリセットする。これにより、レチクルRを初期露光位置に固定したときのレチクルステージRSTの座標、すなわち初期目標位置(Xr0,Yr0)が(0,0)となる。
【0041】
次に、露光用のウェハWをウェハステージWST上にロードし、図示しないウェハアライメント光学系により、ウェハステージWST上の基準位置に対するウェハWの位置関係を検出する。これにより、レチクルRのパターンの投影光学系PLによる投影像の位置(露光位置)と、ウェハWの各ショット領域との位置関係が分かり、ウェハWの各ショット領域をその露光位置に設定するためのウェハステージWSTの目標位置(Xw0,Yw0)が算出される。
【0042】
次に、目標位置設定部26X、26Yから加え合わせ点28X、28Yに対してウェハステージWSTの目標位置(Xw0,Yw0)をそれぞれ設定し、加え合わせ点36X、36YにレチクルステージRSTの目標位置(Xr0,Yr0)=(0,0)を設定する。その後、ウェハステージ駆動系の駆動モータ16X、16Yを駆動することにより、図3に示すような速度プロファイルでウェハステージWSTをX方向にステッピング移動させて、ウェハステージWSTのX位置を目標位置Xw0に近づける。図3において、ウェハステージWSTのX方向への速度VWXは、台形状に加減速され、ウェハステージWSTが目標位置に近づいた収束期間Tにおいて過渡応答的に次第に0になる。この収束期間Tにおいて、最終的な位置決めを行う追い込み動作が行われる。
【0043】
制御系24Xの加え合わせ点28Xからのウェハステージ位置誤差信号ΔXw1が制御回路30Xに入力されて、P制御によりウェハステージのX方向の移動を制御する。収束期間Tの少し手前の時点でウェハステージ位置誤差ΔXw1が所定の範囲(例えば0.125μm)に入ると、切替器37Xからウェハステージ位置誤差ΔXw1が乗算器38Xに出力され、入力されたウェハステージ位置誤差ΔXw1の値を反転して投影倍率の逆数(1/β=5)を乗じる演算を行う。この演算結果、5・ΔXw1がレチクルステージ制御系の加え合わせ点40Xに入力される。加え合わせ点40Xには、レチクル目標位置情報とレーザ測長器14Xからのレチクルステージ位置情報との差分ΔXr1も入力され、ウェハステージ位置誤差5・ΔXw1と加え合わされてレチクルステージ位置誤差信号VX1=(5・ΔXw1)−ΔXr1を生成する。
【0044】
制御切替部48Xでは、制御に先立ってレーザ測長器14XからのX方向のウェハステージ位置情報に対してウェハステージWSTのX方向の目標位置の差分を計算して移動予定量を求め、この移動予定量(=20)が基準値0と異なるので、制御回路42XにPI制御で制御することを指示する。制御回路42Xは、制御切替部48Xの指示により、入力されたレチクルステージ位置誤差信号VX1をPI制御により演算してDAコンバータ44Xに出力する。
【0045】
一方、制御系24Yの加え合わせ点28Yからのウェハステージ位置誤差信号ΔYw1が制御回路30Yに入力されて、P制御によりウェハステージのY方向の移動を制御する。ウェハステージ位置誤差ΔYw1が所定の範囲(例えば0.125μm)に入ると、切替器37Yからウェハステージ位置誤差ΔYw1が乗算器38Yに出力され、入力されたウェハステージ位置誤差ΔYw1の値を反転して投影倍率の逆数(1/β=5)を乗じる演算を行う。この演算結果、5・ΔYw1がレチクルステージ制御系の加え合わせ点40Yに入力される。加え合わせ点40Yには、レチクル目標位置情報とレーザ測長器14Yからのレチクルステージ位置情報との差分ΔYr1も入力され、ウェハステージ位置誤差5・ΔYw1と加え合わされてレチクルステージ位置誤差信号VY1=(5・ΔYw1)−ΔYr1を生成する。
【0046】
制御切替部48Yでは、制御に先立ってレーザ測長器14YからのY方向のウェハステージ位置情報に対してウェハステージWSTのY方向の目標位置の差分を計算して移動予定量を求め、この移動予定量(=0)が基準値0と同値であるので、制御回路42YにP制御で制御することを指示する。制御回路42Yは、制御切替部48Yの指示により、入力されたレチクルステージ位置誤差信号VY1をP制御により演算してDAコンバータ44Yに出力する。
【0047】
また、加え合わせ点40X、40Yで得られたレチクルステージ位置誤差VX1、VY1は、露光判定回路50に入力され、レチクルステージ位置誤差VX1、VY1のいずれもが、所定のサンプリング数(例えば10点)において所定の相対偏差量以下になっていたらシャッタ開指令をシャッタ駆動回路52に出力する。シャッタ駆動回路52は、シャッタ開指令が入力されると、照明光源LMPからの照明光を遮光していたシャッタ4を開放する。その後レチクルRの回路パターンが投影光学系PLを介して、ウェハW上の所定の露光領域に露光される。
【0048】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ステップアンドリピート方式の縮小投影露光装置に適用したが、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を用いることも、またプロキシミティ露光による露光装置に本発明を用いることも可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、基板上の各露光位置をレチクルのパターンの結像位置に位置決めするのに要する時間を短縮して、露光工程のスループットを向上させた露光装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施の形態による露光装置による位置決め動作を行う場合の非ステップ軸でのウェハステージとレチクルステージの移動特性を示す図である。
【図3】本発明の一実施の形態による露光装置により位置決め動作を行う際のステップ軸での速度プロファイルを示す図である。
【図4】従来の露光装置による位置決め動作を行う場合のウェハステージの移動特性を示す図である。
【図5】従来の露光装置による位置決め動作を行う場合のウェハステージとレチクルステージの移動特性を示す図である。
【図6】従来の露光装置による位置決め動作を行う場合の非ステップ軸でのウェハステージとレチクルステージの移動特性を示す図である。
【符号の説明】
4 シャッタ
6 照明光学系
8X、8Y、16X、16Y 駆動モータ
10X、10Y、18X、18Y 送りねじ
12X、12Y、20X、20Y 反射鏡
14X、14Y、22X、22Y レーザ測長器
26X、26Y 目標位置設定部
28X、28Y、36X、36Y、40X、40Y 加え合わせ点
30X、30Y 制御回路(ウェハステージ側)
32X、32Y、44X、44Y DAコンバータ
34X、34Y、46X、46Y サーボアンプ
37X、37Y 切替器
38X、38Y 乗算器
42X、42Y 制御回路(レチクルステージ側)
48X、48Y 制御切替部
50 露光判定回路
52 シャッタ駆動回路
LMP 照明光源
IL 照明光
PL 投影光学系
R レチクル
RST レチクルステージ
W ウェハ
WST ウェハステージ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method used in a photolithography process in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Since a semiconductor device or a liquid crystal display device is formed by laminating a plurality of circuit patterns on a wafer, when performing projection exposure in the photolithography process, the circuit pattern formed in each shot region on the wafer, It is necessary to perform exposure after accurately aligning the image of the reticle circuit pattern projected on the upper layer. In a conventional exposure apparatus, the reticle is aligned and fixed with respect to the reference mark on the wafer stage, and then the positional relationship between the reference mark and the wafer is measured, and then the wafer stage control system is used to remove the wafer from the wafer stage position measurement system. While feeding back the wafer stage position, the wafer stage driving system was controlled to drive the wafer stage steppingly, and each shot area of the wafer was sequentially positioned at the exposure position. When the difference between the current position of the wafer stage and the target position continues for a predetermined time or longer and falls within a predetermined allowable range, the exposure light source shutter is opened to start exposure.
[0003]
The positioning operation of the wafer stage up to this exposure includes a stepping operation in which the wafer stage is moved from the pre-exposure position of the wafer to the vicinity of the next exposure position (target position), and the wafer stage is accurately targeted following the stepping operation. It is divided into a driving operation for positioning at a position. FIG. 4 shows an example of the dynamic characteristics of the wafer stage from the stepping operation to the follow-up operation. In FIG. 4, the horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the error amount from the wafer target position. In FIG. 4, the wafer stage approaches the target position while decelerating based on a predetermined speed profile, but once passes through the target position, and then converges in a transient response and falls within a steady position deviation. Exposure in the case of controlling the wafer stage with such dynamic characteristics is determined to start after a predetermined time from the time when the wafer stage converges within the steady position deviation. Since the position of the wafer stage is always fed back from the laser length measuring device of the wafer stage position measurement system, for example, a plurality of wafer stage positions (for example, 10 points) from the time when it is recognized that the wafer stage has converged within the steady position deviation. Data is sampled, and if they are within the steady position deviation, an exposure start command is issued.
[0004]
Accordingly, if the time from the wafer stage positioning operation until the exposure start command is issued can be shortened, that is, the time required for the wafer stage stepping operation and the follow-up operation can be shortened, the throughput of the exposure apparatus can be reduced. It can be improved.
[0005]
However, since the wafer stage system of the exposure apparatus requires extremely high positioning accuracy, the stage itself is required to have high rigidity, and the stage drive system has sufficient resolution and power in addition to minimal backlash. As a result of the requirement, the wafer stage system has to have a considerable weight, and it is difficult to realize a wafer stage control system that positions the wafer stage system at a predetermined position in a short time. After all, in the conventional exposure apparatus, since it is difficult to control to reduce the time for the follow-up operation, the throughput cannot be improved, and there is a disadvantage that the entire exposure time becomes long. In addition, even if an attempt is made to shorten the time of the positioning operation by speeding up the stepping operation, in the situation where a large inertial force is exerted by the heavy wafer stage during deceleration, it is necessary for the driving operation no matter how much the control system is adjusted. On the other hand, since the time becomes longer, the conventional control method has a limit in improving the throughput of the exposure process.
[0006]
Means for solving this problem is disclosed in JP-A-7-220998. The control method disclosed in the publication will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an example (solid line) of the dynamic characteristics of the wafer stage having the same waveform as that of FIG. 4 from the stepping operation to the driving operation (solid line), and the dynamic characteristics (broken line) of the reticle stage that moves following the movement of the wafer stage. ing. In FIG. 5, the horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the error amount from the wafer target position. In FIG. 5, first, the wafer stage approaches the target position while decelerating based on a predetermined speed profile. When the wafer stage reaches within a predetermined error amount determined in advance, the reticle stage control system uses the error amount as a tracking range, and the reticle stage drive system so that the reticle stage follows the movement characteristics of the subsequent wafer stage. To control.
[0007]
More specifically, the reticle stage control system further sets a predetermined constant in the wafer stage position error signal (constant = 1 in FIG. 5) with respect to the difference between the target position information of the reticle stage and the reticle stage position information. The reticle stage drive system is controlled based on the reticle stage position error signal obtained by calculating the difference from the value obtained by multiplying the value obtained by multiplying the value by (a).
[0008]
In this reticle stage control system, the reticle stage drive system is controlled by PI control based on a differential equation using a proportional term Kp and an integral term Ki as gain terms for the reticle stage position error signal. In order to move the reticle stage following the wafer stage that is moving in a transient response, the P (proportional) control that uses only the proportional term Kp as the gain term for the reticle stage position error signal cannot follow the throughput. Therefore, the reticle stage position error signal is integrated, and a value obtained by multiplying by the integral term Ki is added to enable stable tracking.
[0009]
In the conventional exposure apparatus, the start of exposure is made to wait until the wafer stage sufficiently converges within the steady position deviation, but according to this method, the reticle stage moves following the movement of the wafer stage. So that the wafer and the reticle can be relatively aligned even when the wafer stage does not converge within the steady position deviation and is still oscillating in a transient response. Become. Since the position of the wafer stage and the position of the reticle stage are always fed back from each laser length measuring device of the wafer stage position measurement system and the reticle stage position measurement system, the relative position error between the wafer stage and the reticle stage is, for example, FIG. From the time when it is recognized that it has converged within the same relative position deviation as the steady position deviation, as shown in Fig. 1, sample the data of the relative position error of multiple points (for example, 10 points), and they are within the relative position deviation If so, an exposure operation start command is issued.
[0010]
Since the reticle stage is sufficiently light compared to the wafer stage, control with excellent responsiveness can be easily performed. Accordingly, it is possible to reduce the time required for the follow-up operation for setting each exposure area of the wafer from the vicinity of the exposure position of the reticle pattern to the exposure position.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus, consider a case where the reticle stage follows the step operation and the follow-up operation of the wafer stage based on the above-described control method. In order to move the imaging position of the circuit pattern of the reticle from the pre-exposure position of the wafer to the next exposure position, for example, when moving the wafer stage in the X-axis direction, the target position in the Y-axis control of the wafer stage is set. There is no change and ideally the wafer stage should not move in the Y-axis direction.
[0012]
However, in reality, when the X-axis stage of the wafer stage is driven by the drive system and starts to move, vibration generated in each part as the X-axis stage moves is transmitted to the Y-axis stage of the wafer stage, and the Y-axis stage It starts to vibrate slightly. Since this vibration is caused by resonance of each component in the stage mechanism, it has a relatively high frequency component. This phenomenon is hereinafter referred to as crosstalk. FIG. 6 shows how the Y-axis stage vibrates due to the crosstalk. As shown in FIG. 6, with respect to the vibration of the Y-axis stage of the wafer stage (the amplitude of the vibration is about 200 nm, for example), the reticle stage control system determines the target position information in the Y-axis direction of the reticle stage and the Y-axis direction. Based on the reticle stage position error signal in the Y-axis direction obtained by calculating the difference between the difference from the reticle stage position information and the value obtained by multiplying the wafer stage position error signal in the Y-axis direction by a predetermined constant. This reticle stage drive system is driven by PI control.
[0013]
Accordingly, the reticle stage, which originally has no change in the target position in the Y-axis direction and does not need to be moved in the Y-axis direction, starts to move following the vibration of the wafer stage in the Y direction. However, in this PI control, since the integral value of the wafer stage position error signal in the Y-axis direction including a relatively high frequency component is added, the phase with respect to the damped oscillation (solid line) of the wafer stage as shown by the broken line in FIG. The reticle stage is controlled so that it attenuates in the inverted state, and eventually the exposure operation start condition on the Y-axis side is delayed even if the exposure operation start condition in the X-axis direction of the stepped reticle stage is ready. On the contrary, there is a problem that throughput is lowered and accuracy is deteriorated.
[0014]
As described above, in the control method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-220998, the exposure operation start condition can be adjusted in a short time by causing the reticle stage to follow the axis on which the wafer stage steps (in the above-described X axis). Reticle stage against wafer stage vibration on non-step axis, but not considering vibration of wafer stage having relatively high frequency component generated in non-stepped axis (Y-axis in the above) direction There is a problem that it is not possible to avoid a decrease in throughput based on the difficulty of following.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method in which the time required for positioning each exposure position on a substrate to the image formation position of a reticle pattern is shortened and the throughput of the exposure process is improved. is there.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the following configuration is provided.
When the wafer stage is moved only in the first axis (X-axis) direction, the first axis direction of the reticle stage is controlled by PI control using the proportional term Kp and the integral value Ki, and the second axis of the reticle stage. The (Y axis) direction is controlled by P control using only the proportional term Kp. When the wafer stage is moved only in the second axis (Y-axis) direction, the second axis direction of the reticle stage is controlled by PI control using the proportional term Kp and the integral value Ki, and the first axis of the reticle stage. The direction is controlled by P control using only the proportional term Kp. By such control, the reticle stage is prevented from following high-frequency components generated in a direction orthogonal to the moving direction of the wafer stage.
[0017]
In the exposure apparatus, the reticle stage position control system may control the reticle stage drive system by the P control if the scheduled movement amount is 0 or within a predetermined reference range. Further, the predetermined reference value may be an offset amount of the stop position of the substrate stage with respect to the previous target position.
[0018]
Moreover, in order to achieve the said objective, it has the following processes.
When positioning the wafer stage, when the wafer stage is within a predetermined range, the reticle stage is positioned by following the movement of the wafer stage, and the first is based on the position information of the wafer stage and the next target position information of the wafer stage. Of the step of calculating the planned movement amount between the axial direction and the second axial direction, and the planned movement amount between the first axial direction and the second axial direction, the axial direction within which the planned movement amount is within the reference range is only the proportional term Kp. And a step of performing control so that PI control using the proportional term Kp and the integral value Ki is performed in the axial direction where the estimated movement amount is outside the reference range.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An exposure apparatus and exposure method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The exposure apparatus in the present embodiment reduces and projects a pattern image on a reticle via a projection optical system, and sequentially reduces and exposes the pattern image to each shot area on a photosensitive substrate. Device.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus according to the present embodiment. Hereinafter, the configuration of the exposure apparatus according to the present embodiment will be described with the optical axis direction of projection optical system PL as the Z axis and the plane perpendicular to the optical axis as the XY plane.
[0020]
Illumination light IL from the illumination light source LMP for exposure is, for example, an i-line (wavelength λ = 365 nm), g-line (λ = 436 nm) or KrF excimer laser light (λ = 248 nm) that is an emission line of an ultra-high pressure mercury lamp. In addition, ultraviolet light such as ArF excimer laser light and metal vapor laser light can be used.
[0021]
Illumination light IL emitted from the illumination light source LMP is converted into a parallel light flux having a substantially uniform illuminance distribution by the illumination
In the pattern drawing area of the reticle R, a circuit pattern to be projected onto the wafer W, which is the substrate to be exposed, is drawn by an electron beam drawing apparatus or the like. The circuit pattern on the reticle R is projected and exposed onto the wafer W by irradiation with an illumination light beam from above the reticle R.
[0022]
The reticle R is fixed on the reticle stage RST by, for example, vacuum suction or the like by a reticle chuck (not shown) provided on the reticle stage RST that can move in the XY plane. Although detailed illustration is omitted, the reticle stage RST is composed of a reticle X stage that moves in the X-axis direction and a reticle Y stage that supports the reticle X stage and moves in the Y-axis direction. Each of them can be moved by a reticle stage drive mechanism having a screw and a drive motor for rotating the feed screw. FIG. 1 shows a drive system in the X direction, and shows a
[0023]
The position of the reticle stage RST in the X and Y directions is always measured by reflecting the laser beam from the laser
[0024]
Projection optical system PL focuses a light beam that has passed through reticle R, and is a predetermined shot position of wafer W placed on a wafer holder (not shown) provided on substrate stage WST that can move in the X and Y directions. An image of the pattern of the reticle R is projected onto The wafer holder holds the wafer W by vacuum suction, moves in the Z-axis direction, adjusts the distance between the wafer W surface and the projection optical system PL, and aligns the wafer W surface with the imaging surface of the projection optical system PL. Can be done. In the present embodiment, the projection magnification β of the projection optical system PL is 1/5, and the width of the projected image is reduced to 1/5 with respect to the pattern width of the reticle R.
[0025]
Although not shown in detail, wafer stage WST includes a wafer X stage that moves in the X-axis direction and a wafer Y stage that supports the wafer X stage and moves in the Y-axis direction. Each of them can be moved by a reticle stage drive mechanism having a screw and a drive motor for rotating the feed screw. In FIG. 1, a feed screw 18X and a drive motor 16X for driving the reticle X stage are shown. Although the illustration of the drive system on the Y-axis side is omitted, the configuration is the same as that on the X-axis side.
[0026]
The position of wafer stage WST in the X direction is always measured by reflecting the laser beam from laser length measuring device 22X to reflecting
[0027]
Note that when the pattern of the reticle R is exposed on the wafer W, it is necessary to align the reticle R and the wafer W in advance, so that alignment marks for alignment are formed on the reticle R and the wafer W. Yes. These alignment marks are observed and aligned with a reticle alignment optical system or a wafer alignment optical system, but their illustration and description are omitted here.
[0028]
Next, the configuration of the control system 24X will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a configuration for positioning the reticle stage RST and the wafer stage WST in the control system 24X at target positions in the X-axis direction. Since the control system for the Y-axis direction has the same configuration as the control system for the X-axis direction, illustration and description thereof are omitted. The control system 24X includes a target position setting unit 26X that sets target positions at which the wafer stage WST and the reticle stage RST should be positioned. The wafer stage target position information Xw0 output from the target position setting unit 26X is input to the addition point 28X. In addition, information on the current position in the X direction of wafer stage WST measured by laser length measuring device 22X is also input to alignment point 22X. Specifically, the addition point 28X is a subtractor, and calculates the difference between the wafer target position information Xw0 and the wafer stage position information from the laser length measuring device 22X.
[0029]
The obtained difference in wafer position information is input as a wafer stage position error (signal) to the control circuit 30X and calculated as a gain term based on a predetermined difference equation, and the result is input as a digital output value to the DA converter 32X. The In the present embodiment, control circuit 30X for wafer stage WST uses only proportional term Kp as a gain term, but is not limited to this, and other gain terms may be added. . The DA converter 32X converts the input digital value into an analog voltage and outputs it to the servo amplifier 34X. The servo amplifier 34X amplifies the input analog voltage with a predetermined amplification factor and supplies it to the drive motor 16X. As a result, the drive motor 16X rotates at a predetermined rotational speed to rotate the feed screw 18X, and the wafer stage WST moves in the X-axis direction. The amount of movement of this wafer stage WST is always measured by the laser length measuring device 22X, and the wafer stage position information is fed back to the control system 24X, and the position is always controlled while being compared with the target position to be positioned at the target position. A closed loop servo system is configured.
[0030]
Further, the wafer stage position error obtained at the addition point 28X is also input to the switch 37X. The switch 37X outputs the wafer stage position error to the multiplier 38X when the wafer stage position error enters a predetermined range (for example, 0.125 μm), and shuts off the output to the multiplier 38X when the exposure is completed. It has become. The multiplier 38X performs an operation of inverting the input wafer stage position error value and multiplying by the inverse of the projection magnification (1 / β). This calculation result is input to the addition point 40X of the reticle stage control system.
[0031]
On the other hand, reticle stage target position information Xr0 is added to target point 36X from target position setting unit 26X. Further, information on the current position in the X direction of reticle stage WST measured by laser
[0032]
The obtained difference in reticle stage position information is further input to the addition point 40X. The adding point 40X is specifically an adder, and the wafer stage position error, which has been subjected to a predetermined calculation by the multiplier 38X, and the difference between the reticle stage position information are added together to generate a reticle stage position error signal. .
The reticle stage position error signal is input to the control circuit 42X, calculated as a gain term based on a predetermined difference equation, and the result is input to the DA converter 44X as a digital output value.
[0033]
The control circuit 42X for the reticle stage WST has a proportional term Kp and an integral term Ki as gain terms, and adds them at the addition point to make PI control, or P control using only the proportional term Kp. Can also be made. In the figure, a state in which PI control is performed is shown. This switching is performed in the control switching unit 48X. Prior to the control, the control switching unit 48X calculates the expected movement amount of the wafer stage WST from the wafer stage position information and the next target position information of the wafer stage, and the proportional term Kp is calculated in the control circuit 42X based on the estimated movement amount. And switching to PI control using the integral term Ki and P control using only the proportional term Kp.
[0034]
The planned movement amount used for the switching determination is obtained as a difference between the next wafer stage target position and the current wafer stage position information. Therefore, if the next wafer stage target position does not change from the previous position, the expected movement amount is zero. If the planned movement amount is a reference value (= 0), the control switching unit 48X instructs the control circuit 42X to control the reticle stage drive system by P control, and the planned movement amount is a value other than zero. If so, an instruction is given to control the reticle stage drive system by PI control.
[0035]
Similar to the control switching unit 48X provided in the X direction control system of the reticle stage RST, the control switching unit 48Y is provided in the Y direction control system (not shown). In this configuration, for example, consider a case where the wafer stage performs a step operation of a predetermined distance (for example, 20 mm) in the X direction but does not move in the Y direction. The control switching unit 48X calculates the planned movement amount = 20, and since the planned movement amount is different from the reference value = 0, it instructs the control circuit 42X to control the reticle stage in the X direction by PI control, The control switching unit 48Y calculates the planned movement amount = 0, and since the planned movement amount is the same as the reference value = 0, instructs the control circuit 42Y to control the reticle stage in the Y direction by P control. That is, in the reticle X stage corresponding to the wafer X stage that performs the step operation, the position of the wafer stage WST in the X direction falls within a predetermined tracking range in accordance with the control method disclosed in the above-mentioned JP-A-7-220998. The wafer stage WST is driven by PI control so as to follow the movement in the X direction.
[0036]
Then, the reticle Y stage corresponding to the wafer Y stage, which should actually stop, but actually vibrates with a relatively high frequency component, is driven by P control. FIG. 2 shows an example (solid line) of the dynamic characteristics of the wafer Y stage having the same waveform as that of FIG. 6 from the stepping operation to the follow-up operation, and the dynamic characteristics of the reticle Y stage that moves following the movement of the wafer Y stage (broken line). ). In FIG. 2, the horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the error amount from the wafer target position. By switching the reticle Y stage to P control, the integral value of the wafer stage position error signal in the Y-axis direction including a relatively high frequency component is not added, so that the reticle Y stage is PI as shown in FIG. The phase inversion due to the follow-up delay with respect to the damped vibration of the wafer stage caused by the control does not occur, and it can be quickly converged within the relative position deviation accordingly. In the above description, the PI control is switched to the P control. However, the filter control means is provided in the control circuits 42X and 42Y, and instead of switching the PI control to the P control, the filter is switched from the PI control to the P control. You may make it switch to control.
[0037]
In the present embodiment, the reference value of the scheduled movement amount is described as 0. However, when a predetermined reference range is set in advance and the planned movement amount is within the predetermined reference range, the control circuits 42X and 42Y On the other hand, it is of course possible to instruct the reticle stage drive system to be controlled by P control, and to control the reticle stage drive system by PI control if the expected movement amount is a value outside the predetermined reference range. This predetermined reference range may be set to an offset amount of the stop position of wafer stage WST with respect to the previous target position, for example. In short, the non-step driven by P control (or filter control) is almost the same as or faster than the time when the reticle X stage driven by PI control converges within the relative positional deviation from the wafer X stage during the step operation. A predetermined reference range may be set so that the reticle Y stage in operation converges within a relative positional deviation from the wafer Y stage.
[0038]
The digital control signal output from the control circuit 42X is input to the DA converter 44X. The DA converter 44X converts the input control signal into an analog voltage and outputs it to the servo amplifier 46X. The servo amplifier 46X amplifies the input analog voltage with a predetermined amplification factor and supplies it to the drive motor 8X. As a result, the drive motor 8X rotates at a predetermined rotational speed to rotate the
[0039]
The reticle stage position error obtained at the addition points 40X and 40Y is also input to the
[0040]
Next, the operation of the exposure apparatus according to this embodiment will be described. In the description of the operation, the control operation in both the X and Y directions will be described at the same time in order to clearly describe the characteristics of the present embodiment. Then, the case where wafer stage WST performs a step operation in the X direction will be described.
First, in a state where the
[0041]
Next, an exposure wafer W is loaded onto wafer stage WST, and the positional relationship of wafer W with respect to a reference position on wafer stage WST is detected by a wafer alignment optical system (not shown). Thereby, the positional relationship between the position (exposure position) of the projection image of the pattern of the reticle R by the projection optical system PL and each shot area of the wafer W is known, and each shot area of the wafer W is set to the exposure position. The target position (Xw0, Yw0) of the wafer stage WST is calculated.
[0042]
Next, the target position (Xw0, Yw0) of wafer stage WST is set to target points 28X and 28Y from target position setting units 26X and 26Y, respectively, and the target position (of reticle stage RST) is set to target points 36X and 36Y. Xr0, Yr0) = (0, 0) is set. Thereafter, by driving the drive motors 16X and 16Y of the wafer stage drive system, the wafer stage WST is stepped in the X direction with a speed profile as shown in FIG. 3, and the X position of the wafer stage WST is moved to the target position Xw0. Move closer. In FIG. 3, the velocity VWX in the X direction of wafer stage WST is accelerated and decelerated in a trapezoidal shape, and gradually becomes 0 in a transient response during convergence period T when wafer stage WST approaches the target position. In the convergence period T, a driving operation for final positioning is performed.
[0043]
The wafer stage position error signal ΔXw1 from the addition point 28X of the control system 24X is input to the control circuit 30X, and the movement of the wafer stage in the X direction is controlled by P control. When the wafer stage position error ΔXw1 enters a predetermined range (for example, 0.125 μm) just before the convergence period T, the wafer stage position error ΔXw1 is output from the switch 37X to the multiplier 38X and is input to the wafer stage. Calculation is performed by inverting the value of the position error ΔXw1 and multiplying by the reciprocal of the projection magnification (1 / β = 5). As a result of this calculation, 5 · ΔXw1 is input to the addition point 40X of the reticle stage control system. A difference ΔXr1 between the reticle target position information and the reticle stage position information from the laser
[0044]
Prior to the control, the control switching unit 48X calculates the expected movement amount by calculating the difference between the target position in the X direction of the wafer stage WST with respect to the wafer stage position information in the X direction from the laser
[0045]
On the other hand, the wafer stage position error signal ΔYw1 from the addition point 28Y of the control system 24Y is input to the control circuit 30Y, and the movement of the wafer stage in the Y direction is controlled by P control. When wafer stage position error ΔYw1 enters a predetermined range (for example, 0.125 μm), wafer stage position error ΔYw1 is output from multiplier 37Y to multiplier 38Y, and the value of input wafer stage position error ΔYw1 is inverted. An operation of multiplying the reciprocal of the projection magnification (1 / β = 5) is performed. As a result of this calculation, 5 · ΔYw1 is input to the addition point 40Y of the reticle stage control system. A difference ΔYr1 between the reticle target position information and the reticle stage position information from the laser length measuring instrument 14Y is also input to the addition point 40Y, and added to the wafer
[0046]
Prior to control, the control switching unit 48Y calculates a difference in the target position in the Y direction of the wafer stage WST with respect to the wafer stage position information in the Y direction from the laser length measuring device 14Y to obtain a planned movement amount, and this movement Since the scheduled amount (= 0) is the same value as the
[0047]
The reticle stage position errors VX1, VY1 obtained at the addition points 40X, 40Y are input to the
[0048]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus. However, the present invention can be applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus, or the exposure apparatus using proximity exposure. It is also possible to use the invention.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an exposure apparatus that shortens the time required to position each exposure position on the substrate at the image formation position of the reticle pattern and improves the throughput of the exposure process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing movement characteristics of a wafer stage and a reticle stage on a non-step axis when a positioning operation is performed by an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a velocity profile on a step axis when a positioning operation is performed by an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a movement characteristic of a wafer stage when a positioning operation is performed by a conventional exposure apparatus.
FIG. 5 is a diagram showing movement characteristics of a wafer stage and a reticle stage when a positioning operation is performed by a conventional exposure apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing movement characteristics of a wafer stage and a reticle stage on a non-step axis when a positioning operation is performed by a conventional exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
4 Shutter
6 Illumination optics
8X, 8Y, 16X, 16Y Drive motor
10X, 10Y, 18X, 18Y Lead screw
12X, 12Y, 20X, 20Y Reflector
14X, 14Y, 22X, 22Y Laser length measuring instrument
26X, 26Y Target position setting section
28X, 28Y, 36X, 36Y, 40X, 40Y Additional points
30X, 30Y control circuit (wafer stage side)
32X, 32Y, 44X, 44Y DA converter
34X, 34Y, 46X, 46Y Servo amplifier
37X, 37Y selector
38X, 38Y multiplier
42X, 42Y Control circuit (reticle stage side)
48X, 48Y Control switching part
50 Exposure judgment circuit
52 Shutter drive circuit
LMP illumination light source
IL illumination light
PL projection optical system
R reticle
RST reticle stage
W wafer
WST wafer stage
Claims (4)
前記基板ステージの位置を計測して基板ステージ位置情報を出力する基板ステージ位置測定系と、
前記基板ステージの目標位置情報と前記基板ステージ位置情報との差分である基板ステージ位置誤差信号に基づいて前記基板ステージ駆動系を制御する基板ステージ位置制御系と、
前記感光基板上に露光される回路パターンが描画されたレチクルを保持して2次元的に移動可能なレチクルステージを駆動するレチクルステージ駆動系と、
前記レチクルステージの位置を計測してレチクルステージ位置情報を出力するレチクルステージ位置測定系と、
前記レチクルステージの目標位置情報と前記レチクルステージ位置情報との差分に対して、さらに前記基板ステージ位置誤差信号に所定の定数を乗じた値との差分を求めたレチクルステージ位置誤差信号に基づいて前記レチクルステージ駆動系を制御するレチクルステージ位置制御系とを備え、
前記レチクルステージ位置誤差信号の大きさが所定値以下になったら前記回路パターンを前記感光基板上に露光する露光装置において、
前記レチクルステージ位置制御系は、ゲイン項として比例項Kpと積分項Kiとを有するPI制御部を有し、当該PI制御部は、制御に先立って前記基板ステージ位置情報と前記基板ステージの次の目標位置情報とから前記基板ステージの移動予定量を算出し、前記移動予定量に基づいて、前記比例項Kpと前記積分項Kiとを用いたPI制御と、前記比例項Kpのみを用いたP制御のいずれかに切り替えること
を特徴とする露光装置。A substrate stage drive system for holding a photosensitive substrate and driving a substrate stage movable two-dimensionally;
A substrate stage position measurement system for measuring the position of the substrate stage and outputting substrate stage position information;
A substrate stage position control system that controls the substrate stage drive system based on a substrate stage position error signal that is a difference between the target position information of the substrate stage and the substrate stage position information;
A reticle stage drive system for holding a reticle on which a circuit pattern to be exposed on the photosensitive substrate is drawn and driving a reticle stage that can be moved two-dimensionally;
A reticle stage position measurement system that measures the position of the reticle stage and outputs reticle stage position information;
Based on the reticle stage position error signal obtained by calculating the difference between the difference between the target position information of the reticle stage and the reticle stage position information and a value obtained by multiplying the substrate stage position error signal by a predetermined constant. A reticle stage position control system for controlling the reticle stage drive system,
In an exposure apparatus that exposes the circuit pattern on the photosensitive substrate when the magnitude of the reticle stage position error signal becomes a predetermined value or less,
The reticle stage position control system includes a PI control unit having a proportional term Kp and an integral term Ki as gain terms, and the PI control unit prior to the control includes the substrate stage position information and the next of the substrate stage. The estimated amount of movement of the substrate stage is calculated from the target position information, and based on the estimated amount of movement, PI control using the proportional term Kp and the integral term Ki, and P using only the proportional term Kp. An exposure apparatus characterized by switching to one of the controls.
前記移動予定量が、0又は所定の基準範囲以内であれば、前記レチクルステージ位置制御系は、前記P制御で前記レチクルステージ駆動系の制御を行うことを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 1, wherein
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the reticle stage position control system controls the reticle stage drive system by the P control when the scheduled movement amount is 0 or within a predetermined reference range.
前記所定の基準値は、前回の目標位置に対する前記基板ステージの停止位置のオフセット量であることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 2, wherein
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the predetermined reference value is an offset amount of a stop position of the substrate stage with respect to a previous target position.
前記感光基板上に露光される回路パターンが描画されたレチクルを保持して2次元的に移動するレチクルステージの位置を計測してレチクルステージ位置情報をフィードバックし、前記レチクルステージの目標位置情報と前記レチクルステージ位置情報との差分に対して、さらに前記基板ステージ位置誤差信号に所定の定数を乗じた値との差分を求めたレチクルステージ位置誤差信号に基づいて前記レチクルステージの駆動系を制御する第2のステップとを有し、
前記レチクルステージ位置誤差信号の大きさが所定値以下になったら前記回路パターンを前記感光基板上に露光する露光方法において、
前記第2のステップは、制御に先立って前記基板ステージ位置情報と前記基板ステージの次の目標位置情報とから前記基板ステージの移動予定量を算出し、前記移動予定量に基づいて、ゲイン項として比例項Kpと積分項Kiとを用いたPI制御と、前記比例項Kpのみを用いたP制御のいずれかに切り替えること
を特徴とする露光方法。A substrate stage position error, which is a difference between the target position information of the substrate stage and the substrate stage position information, is measured by feeding back the substrate stage position information by measuring the position of the substrate stage that holds the photosensitive substrate and moves two-dimensionally. A first step of controlling a drive system of the substrate stage based on a signal;
The reticle stage position information is fed back by measuring the position of the reticle stage that moves two-dimensionally while holding the reticle on which the circuit pattern to be exposed on the photosensitive substrate is drawn, and the target position information of the reticle stage and the reticle stage The reticle stage drive system is controlled based on a reticle stage position error signal obtained by calculating a difference between the difference from the reticle stage position information and a value obtained by multiplying the substrate stage position error signal by a predetermined constant. 2 steps,
In the exposure method of exposing the circuit pattern on the photosensitive substrate when the magnitude of the reticle stage position error signal becomes a predetermined value or less,
The second step calculates a planned movement amount of the substrate stage from the substrate stage position information and the next target position information of the substrate stage prior to control, and based on the planned movement amount, An exposure method characterized by switching between PI control using a proportional term Kp and an integral term Ki and P control using only the proportional term Kp.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03832997A JP3823417B2 (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Exposure apparatus and exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03832997A JP3823417B2 (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Exposure apparatus and exposure method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10223522A JPH10223522A (en) | 1998-08-21 |
JP3823417B2 true JP3823417B2 (en) | 2006-09-20 |
Family
ID=12522252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03832997A Expired - Fee Related JP3823417B2 (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Exposure apparatus and exposure method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3823417B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7657334B2 (en) * | 2005-09-16 | 2010-02-02 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and control method |
NL1036292A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-22 | Asml Netherlands Bv | Controller for a positioning device, method for controlling a positioning device, positioning device, and lithographic apparatus provided with a positioning device. |
JP2013069850A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate processing device and substrate processing method |
-
1997
- 1997-02-06 JP JP03832997A patent/JP3823417B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10223522A (en) | 1998-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5900707A (en) | Stage-drive control apparatus and method, and scan-projection type exposure apparatus | |
TWI272661B (en) | Liquid immersion exposure apparatus, method of controlling the same, and device manufacturing method | |
JP4734298B2 (en) | Lithographic apparatus and device manufacturing method | |
JP2006114899A (en) | Lithography apparatus and method for manufacturing the apparatus | |
JP4310308B2 (en) | Lithographic apparatus and device manufacturing method | |
JP2001351860A (en) | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured by the method | |
JPH05136023A (en) | Projection aligner | |
JP2005183966A (en) | Lithography device and manufacturing method for the device | |
JPH03212925A (en) | Aligner | |
JPH09320952A (en) | Aligner | |
JP3823417B2 (en) | Exposure apparatus and exposure method | |
JP2000040658A (en) | Stage control method and scanning aligner | |
US5838443A (en) | Exposure apparatus implementing priority speed setting arrangement | |
WO1999040487A1 (en) | Stage control method, stage utilizing the same, and exposure apparatus | |
JP3371406B2 (en) | Scanning exposure method | |
JP2000077301A (en) | Aligner | |
JP2003068640A (en) | Lithographic projection apparatus, device manufacturing method, device manufactured thereby, and measurement method | |
JP2007110100A (en) | Lithography device and control method | |
US7847919B2 (en) | Lithographic apparatus having feedthrough control system | |
JPH10125594A (en) | Stage controller and aligner | |
JP3874735B2 (en) | Device manufacturing method | |
JP2001135559A (en) | Position measuring method and exposing method | |
JPH10261567A (en) | Projection aligner and optical characteristic measurement method of projection optical system | |
JP2006024674A (en) | Device and method for controlling stage, exposure device and method and manufacturing method for device | |
JPH09283415A (en) | Projection aligner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040122 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051107 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060619 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |