JPH0548931B2 - - Google Patents
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- JPH0548931B2 JPH0548931B2 JP62206005A JP20600587A JPH0548931B2 JP H0548931 B2 JPH0548931 B2 JP H0548931B2 JP 62206005 A JP62206005 A JP 62206005A JP 20600587 A JP20600587 A JP 20600587A JP H0548931 B2 JPH0548931 B2 JP H0548931B2
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は縮小投影露光装置であるスパツタに係
り、特に縮小レンズの環境条件変化に対する特性
変動の補正手段に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a spatter, which is a reduction projection exposure apparatus, and more particularly to means for correcting characteristic fluctuations of a reduction lens due to changes in environmental conditions.
従来の装置は特開昭60−79358号公報に記載の
ように縮小レンズの環境条件に対する特性を予め
理論的に求めておき、縮小レンズを構成する複数
箇所のエアーギヤツプの一部を密閉し、当該箇所
の空気組成及び圧力を制御し、環境条件の変化に
対する縮小レンズの総合特性の変動を極力抑える
ようになつていた。
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-79358, the conventional device theoretically determines the characteristics of the reduction lens with respect to the environmental conditions in advance, seals some of the air gaps that make up the reduction lens, and then By controlling the air composition and pressure at the location, fluctuations in the overall characteristics of the reduction lens due to changes in environmental conditions were suppressed as much as possible.
上記従来技術は下記に述べるような問題があつ
た。
The above conventional technology has the following problems.
(1) 縮小レンズ製作上の誤差の点について配慮が
されておらず、理論的な予測による補正を実際
の縮小レンズに適用した場合、残留誤差が発生
する。(1) No consideration is given to errors in the production of reduction lenses, and when corrections based on theoretical predictions are applied to actual reduction lenses, residual errors occur.
(2) 複数個の縮小レンズのばらつき（ガラス特性
のばらつき、製作上のばらつき等による）の点
について配慮されておらず、個々の縮小レンズ
の残留誤差が一定せず、マツチングがとりずら
い。(2) No consideration is given to variations in multiple reduction lenses (due to variations in glass properties, manufacturing variations, etc.), and the residual error of each reduction lens is not constant, making matching difficult.
(3) 環境条件として、大気圧、温度及び露光エネ
ルギが考えられるが、これらは複合して変動す
るため、理論的解析はむずかしく、その結果、
実際の縮小レンズでは予測より大きい残留誤差
が発生しやすい。(3) Atmospheric pressure, temperature, and exposure energy can be considered as environmental conditions, but since these fluctuate in combination, theoretical analysis is difficult;
In actual reduction lenses, residual errors that are larger than expected are likely to occur.
(4) エアーギヤツプの空気組成、及びその圧力の
一様性について配慮がされておらず、露光フイ
ールド内の像質の一様性を損う恐れがある。(4) No consideration is given to the air composition of the air gap and the uniformity of its pressure, which may impair the uniformity of image quality within the exposure field.
本発明の目的は、上記問題を解決し、実際の縮
小レンズの個々のばらつきに影響を受けず、また
複合された環境条件の変化に対し総括的に補正し
得るステツパを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a stepper which is not affected by individual variations in actual reduction lenses and which can comprehensively correct changes in complex environmental conditions.
前記の目的を達成するため、本発明に係るレテ
イクルは、レテイクルのパターンを縮小する縮小
レンズと、縮小レンズにより縮小されたパターン
が投影されるウエハを載置しＸ−Ｙ平面を移動す
るＸ−Ｙステージと、Ｘ−ＹステージをＸ−Ｙ平
面に垂直な露光光軸方向に移動させるＸ−Ｙステ
ージ露光光軸移動装置と、レテイクルを露光光軸
方向に移動するレテイクル露光光軸移動装置と、
Ｘ−Ｙステージ上に設置された基準パターンを縮
小レンズを介して検出するパターン検出装置と、
基準パターンの検出値を第２の基準に適合するよ
うレテイクル露光光軸移動装置を制御する縮小率
調整手段とを備えたステツパにおいて、基準パタ
ーンを描画した基準パターン表示ミラーをＸ−Ｙ
ステージ上に設置するとともに、縮小率調整手段
による制御を行う前にパターン検出装置の検出し
た基準パターン検出値を第１の基準に適合するよ
うＸ−Ｙステージ露光光軸移動装置を制御する焦
点調整制御手段を設け、第１の基準は、パターン
検出装置の検出した線分検出値の最大値と最小値
との差を最大値と最小値との和で除した値で表さ
れるコントラストを最大とするものである構成と
する。
In order to achieve the above object, the reticle according to the present invention includes a reduction lens that reduces the pattern of the reticle, and an X- A Y stage, an X-Y stage exposure optical axis moving device that moves the X-Y stage in the exposure optical axis direction perpendicular to the X-Y plane, and a reticle exposure optical axis moving device that moves the reticle in the exposure optical axis direction. ,
a pattern detection device that detects a reference pattern placed on an X-Y stage through a reduction lens;
In a stepper equipped with a reduction ratio adjustment means for controlling a reticle exposure optical axis moving device so that the detected value of the reference pattern conforms to a second standard,
A focus adjustment device installed on the stage and controlling the X-Y stage exposure optical axis moving device so that the reference pattern detection value detected by the pattern detection device conforms to the first standard before being controlled by the reduction rate adjusting device. A control means is provided, and the first criterion is to maximize the contrast expressed by the difference between the maximum and minimum values of line segment detection values detected by the pattern detection device divided by the sum of the maximum and minimum values. The structure shall be such that the
パターン検出装置が基準パターン表示ミラー上
の基準パターンを検出し、焦点調整制御手段が基
準パターン検出値を第１の基準に適合するようＸ
−Ｙステージ露光光軸移動装置を制御し、縮小率
調整手段が基準パターン検出値を第２の基準に適
合するようレテイクル露光光軸移動装置を制御す
る。
The pattern detection device detects the reference pattern on the reference pattern display mirror, and the focus adjustment control means adjusts the detected value of the reference pattern to match the first reference.
- The Y stage exposure optical axis moving device is controlled, and the reticle exposure optical axis moving device is controlled so that the reduction rate adjusting means matches the reference pattern detection value to the second standard.
以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図によ
り説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.
第１図は、本発明の全体構成を示す。基準パタ
ーン（図示せず）が描画されたフイデイシヤルミ
ラー１は、XYステージ２の一部に固定されてい
る。ミラー１はその表面が露光ウエハ３のそれと
一致するように、その厚さが決められている。ま
たその材質は熱膨張率の小さい物質、例えば石英
ガラスが望ましい。XYステージ２はレーザ測長
器４にてその位置が計測され、またＺ機構５によ
つてＺ方向（露光光軸方向）に全体が移動可能で
ある。Ｚ方向の移動はモータ６にて行なわれ、移
動量はエンコーダ７により検知される。８はモー
タ６のドライバである。 FIG. 1 shows the overall configuration of the present invention. A fiducial mirror 1 on which a reference pattern (not shown) is drawn is fixed to a part of an XY stage 2. The thickness of the mirror 1 is determined so that its surface coincides with that of the exposure wafer 3. The material is preferably a material with a small coefficient of thermal expansion, such as quartz glass. The position of the XY stage 2 is measured by a laser length measuring device 4, and the entire stage is movable in the Z direction (exposure optical axis direction) by a Z mechanism 5. Movement in the Z direction is performed by a motor 6, and the amount of movement is detected by an encoder 7. 8 is a driver for the motor 6.
基準パターンは、パターン検出光学系９内に設
けられた照明用光源（図示せず）によつて照明さ
れ、その像は縮小レンズ１０を介してレテイクル
１１の原画面上に投影結像される。結像位置の原
画面には窓に相当するパターン１２が描画されて
いる。 The reference pattern is illuminated by an illumination light source (not shown) provided in the pattern detection optical system 9, and its image is projected onto the original screen of the reticle 11 via the reduction lens 10. A pattern 12 corresponding to a window is drawn on the original screen at the imaging position.
パターン検出光学系９はそれら基準パターンの
像とレテイクル窓パターンとを一括して拡大し、
光電検知器１３（例えば、フオト・ダイオード・
アレイ）上に再結像させる。 The pattern detection optical system 9 magnifies the image of the reference pattern and the reticle window pattern all at once,
Photoelectric detector 13 (for example, photo diode
reimage on the array).
パターン検知光学系９は、第１図に示す位置の
他に、露光光軸を中心として180°回転した位置
（図示せず）にも設けられ（９′）、XY方向のパ
ターン位置の計測を可能にしている。 In addition to the position shown in Fig. 1, the pattern detection optical system 9 is also installed at a position (not shown) rotated by 180 degrees around the exposure optical axis (9'), and is used to measure the pattern position in the XY directions. making it possible.
光電検知器１３の出力信号はＡ／Ｄ変換器１４
によつてデイジタル化され、コンピユータ・シス
テム１５に導かれる。 The output signal of the photoelectric detector 13 is sent to the A/D converter 14.
digitized by the computer system 15.
レテイクル１１は機構１６とモータ１７とによ
りＺ方向へ移動可能である。移動量はエンコーダ
１８にて検知される。１９はモータ１７のドライ
バである。 The reticle 11 is movable in the Z direction by a mechanism 16 and a motor 17. The amount of movement is detected by the encoder 18. 19 is a driver for the motor 17.
第２図はフイデイシヤル・ミラー１上に描画さ
れた基準パターンの一例である。Ａパターンは
XY方向の棒状パターンのペアで、間隔X0，Y0
にて４個配置されている。Ｂパターンはライン・
アンド・スペースの繰返しパターンで、Ｘ方向ペ
アにて配置されている。 FIG. 2 is an example of a reference pattern drawn on the financial mirror 1. FIG. A pattern is
A pair of bar-like patterns in the XY direction, with an interval of X 0 , Y 0
There are 4 of them located at. B pattern is line・
They are arranged in pairs in the X direction in a repeating pattern of and and spaces.
次に、実際の環境条件下におけるベストフオー
カス位置の決定シーケンスを第３図ａに示す。 Next, the sequence for determining the best focus position under actual environmental conditions is shown in FIG. 3a.
まずＢパターンをパターン検出器の視野内に入
れ、コントラストＣを次式にて計算する。 First, pattern B is placed within the field of view of the pattern detector, and contrast C is calculated using the following equation.
Ｃ＝Inax−Inio／Inax＋Inio×100（％） ……(1)
Inax，Inioは第３図ｂに示した値である。XYス
テージ２をＺ方向に逐次移動し、コントラストＣ
が最大になつたところで、ベストフオーカス位置
が決定される。 C=I nax −I nio /I nax +I nio ×100 (%) (1) I nax and I nio are the values shown in FIG. 3b. The XY stage 2 is moved sequentially in the Z direction, and the contrast C
When the maximum value is reached, the best focus position is determined.
ベストフオーカス位置は、大気圧による空気の
屈折率の変化、また外気温度や露光エネルギーな
どによる縮小レンズ鏡筒の伸び縮み、及び光学ガ
ラスの屈折率の変化のため、常に影響を受けるも
のである。以上述べたベストフオーカス位置を補
正するためのシーケンスは、各ウエハを投影露光
する直前に実行される。 The best focus position is constantly affected by changes in the refractive index of the air due to atmospheric pressure, expansion and contraction of the reduction lens barrel due to external temperature and exposure energy, and changes in the refractive index of the optical glass. . The sequence for correcting the best focus position described above is executed immediately before projection exposure of each wafer.
本実施例によれば、環境条件の変化によつて絶
えず影響を受けているベストフオーカス位置は、
ウエハの投影露光に入る前に毎回補正される結果
常に安定して一定の回路パターンの解像を得るこ
とができ、しかし複数台のステツパの場合、個々
のステツパの縮小レンズに対して独立に補正を行
なうため、装置間のばらつきがないという効果が
ある。また、露光光学系の空気組成や、その圧力
に手を加えないために、露光フイールド内のゆら
ぎがなく一様な像質が得られるという効果があ
る。 According to this embodiment, the best focus position, which is constantly affected by changes in environmental conditions, is
As a result of the correction being performed each time before starting the projection exposure of the wafer, it is possible to always obtain a stable and constant resolution of the circuit pattern. However, in the case of multiple steppers, the correction is made independently for the reduction lens of each stepper. This has the effect that there is no variation between devices. Furthermore, since the air composition in the exposure optical system and its pressure are not altered, there is an effect that uniform image quality can be obtained without fluctuations within the exposure field.
次に、実際の環境条件下における縮小率の補正
のシーケンスを第４図に示す。 Next, FIG. 4 shows a sequence of reduction rate correction under actual environmental conditions.
まずパターンA1がパターン検出器９、パター
ンA2が対辺に設置されたパターン検出器９′（図
示せず）のそれぞれの視野内に入るようにXYス
テージを移動する。すると各検出器から第５図
ａ，ｂに示す波形が得られる。これらの波形は、
レテイクル窓１２に相当するエツジewの各信号成
分から成り立つている。er，ewの中心座標をそれ
ぞれIR，IWとし、またそれらのずれ量をΔとすれ
ば、
Δ＝IW−IR ……(2)
となる。 First, the XY stage is moved so that the pattern A1 is within the field of view of the pattern detector 9 and the pattern A2 is within the field of view of the pattern detector 9' (not shown) installed on the opposite side. Then, waveforms shown in FIGS. 5a and 5b are obtained from each detector. These waveforms are
It consists of each signal component of the edge e w corresponding to the reticle window 12. If the center coordinates of e r and e w are I R and I W , respectively, and the amount of deviation between them is Δ, then Δ=I W −I R (2).
２つのパターン検出器に対応するレテイクル窓
パターン１２はレテイクルに描画されていて、そ
れらの間隔と、フイデイシヤルミラー１上に描画
された基準パターンの間隔x0，y0の比率は、縮小
レンズ１０の縮小倍率に正確に等しくとつてあ
る。 Reticle window patterns 12 corresponding to the two pattern detectors are drawn on the reticle, and the ratio of their spacing to the spacing x 0 , y 0 of the reference pattern drawn on the financial mirror 1 is determined by the reduction lens. It is set exactly equal to the reduction factor of 10.
したがつて、縮小レンズ１０を介してみたとき
の基準パターンの間隔と、レテイクル窓パターン
の間隔との誤差εは(2)式を用いて、
ε＝Δ1−Δ2 ……(3)
となる。 Therefore, the error ε between the distance between the reference pattern and the distance between the reticle window patterns when viewed through the reduction lens 10 is calculated as follows using equation (2): ε=Δ 1 −Δ 2 ...(3) Become.
縮小率はレテイクル１１の光軸（Ｚ）方向の位
置を変位させることで制御できることに注目し
て、レテイクル１１の位置をＺ方向に移動し、誤
差εが最小となつたところを正しいレテイクル１
１の位置として決定する。これらのシーケンスの
開始時と終了時には、前に述べたベストフオーカ
ス位置の補正を実行するのが望ましい。 Noting that the reduction ratio can be controlled by displacing the position of the reticle 11 in the optical axis (Z) direction, move the position of the reticle 11 in the Z direction, and select the correct reticle 1 at the point where the error ε is minimum.
It is determined as position 1. At the beginning and end of these sequences, it is desirable to perform the best focus position correction described above.
本実施例によれば、前に述べたベストフオーカ
ス位置の補正の場合と同様に、個々のステツパの
実稼動時における縮小率を確実に補正でき、また
ステツパ間のばらつきがなくなるという効果があ
る。 According to this embodiment, as in the case of correcting the best focus position described above, the reduction ratio of each stepper during actual operation can be reliably corrected, and there is an effect that variations among steppers are eliminated. .
また(3)式にて与えられる基準パターンの間隔は
そのパターンの数を上記実施例より更に増やすこ
とにより、その測定精度を向上させることがで
き、その結果、更に高精度な縮小率の補正が期待
できる。 Furthermore, the measurement accuracy of the interval between the reference patterns given by equation (3) can be improved by further increasing the number of patterns than in the above embodiment, and as a result, even more accurate correction of the reduction ratio can be achieved. You can expect it.
本実施例によれば、個々の縮小レンズを組込ん
だステツパにて、ウエハ露光直前の環境条件にお
いて基準パターンのコントラスト及び縮小率を測
定し、その結果に従いウエハ並びにレテイクル位
置を補正し、且つその補正効果を確認できるの
で、理論的な予測に伴う補正誤差がなく、また複
数台のステツパ間の補正のばらつきがない、とい
う効果がある。 According to this embodiment, a stepper incorporating individual reduction lenses measures the contrast and reduction ratio of the reference pattern under the environmental conditions immediately before wafer exposure, corrects the wafer and reticle positions according to the results, and Since the correction effect can be confirmed, there are no correction errors associated with theoretical predictions, and there are no variations in correction among a plurality of steppers.
また本実施例は、大気圧・温度・露光エネルギ
ーなどの一切が共存した環境条件の下で実測値を
もとに補正しているために、独立した環境条件に
対して補正したときの複合誤差がない、という効
果がある。 In addition, in this example, since the correction is based on actual measurements under environmental conditions in which atmospheric pressure, temperature, exposure energy, etc. all coexist, a compound error occurs when correction is made for independent environmental conditions. The effect is that there is no
また本実施例は、その補正の方法としてウエハ
及びレテイクルの位置に変位を与えるために、露
光フイールド内の空気の組成やその圧力にローカ
リテイを発生させない。その結果フイールド内の
像質の一様性が保たれる、という効果がある。 Furthermore, in this embodiment, as a method of correction, the positions of the wafer and reticle are displaced, so that locality does not occur in the composition of the air in the exposure field or its pressure. As a result, uniformity of image quality within the field is maintained.
本発明によれば、パターン検出装置が基準パタ
ーン表示ミラー上の基準パターンを検出するた
め、検出像が鮮明でかつ安定した検出精度が得ら
れ、焦点調整制御手段が基準パターン検出値を第
１の基準に適合するようＸ−Ｙステージ露光光軸
移動装置を制御するので大気圧による空気の屈折
率の変化、外気温度や露光エネルギなどによる縮
小レンズ鏡筒の伸縮、光学ガラスの屈折率の変化
等の環境条件の変化に対する補正ができ、縮小率
調整手段が基準パターン検出値を第２の基準に適
合するようレテイクル露光光軸移動装置を制御す
るので縮小レンズの縮小率の補正及び複数個縮小
レンズを使用した場合の特性ばらつきを補正でき
る。
According to the present invention, since the pattern detection device detects the reference pattern on the reference pattern display mirror, a clear detection image and stable detection accuracy can be obtained, and the focus adjustment control means adjusts the detection value of the reference pattern to the first Since the X-Y stage exposure optical axis moving device is controlled to comply with the standards, changes in the refractive index of air due to atmospheric pressure, expansion and contraction of the reduction lens barrel due to outside temperature and exposure energy, changes in the refractive index of optical glass, etc. The reduction ratio adjusting means controls the reticle exposure optical axis moving device so that the detected value of the reference pattern conforms to the second standard. It is possible to correct the characteristic variations when using .
第１図は本発明実施例の全体構成図、第２図は
基準パターンの例とその配列を示す図、第３図は
ベストフオーカス位置を決定するためのシステム
上のシーケンスと検出波形の例を示す図、第４図
は縮小率を補正する最適なレテイクル位置を決定
するためのシステム・シーケンスの例を示す図、
第５図はパターン検出器の検出波形を示す図であ
る。
１……フイデイシヤルミラー、２……XYステ
ージ、５……XYステージＺ機構、９……パター
ン検出光学系、１０……縮小レンズ、１２……レ
テイクル、１６……レテイクルＺ機構。
Figure 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram showing an example of a reference pattern and its arrangement, and Figure 3 is an example of a system sequence and detected waveform for determining the best focus position. 4 is a diagram showing an example of a system sequence for determining the optimal reticle position for correcting the reduction ratio,
FIG. 5 is a diagram showing a detected waveform of the pattern detector. 1... Fiducial mirror, 2... XY stage, 5... XY stage Z mechanism, 9... Pattern detection optical system, 10... Reduction lens, 12... Reticle, 16... Reticle Z mechanism.
Claims (1)
と、該縮小レンズにより縮小された前記パターン
が投影されるウエハを載置しＸ−Ｙ平面を移動す
るＸ−Ｙステージと、該Ｘ−Ｙステージを前記Ｘ
−Ｙ平面に垂直な露光光軸方向に移動させるＸ−
Ｙステージ露光光軸移動装置と、前記レテイクル
を前記露光光軸方向に移動するレテイクル露光光
軸移動装置と、前記Ｘ−Ｙステージ上に設置され
た基準パターンを前記縮小レンズを介して検出す
るパターン検出装置と、前記基準パターンの検出
値を第２の基準に適合するよう前記レテイクル露
光光軸移動装置を制御する縮小率調整手段とを備
えたステツパにおいて、前記基準パターンを描画
した基準パターン表示ミラーを前記Ｘ−Ｙステー
ジ上に設置するとともに、前記縮小率調整手段に
よる制御を行う前に前記パターン検出装置の検出
した前記基準パターン検出値を第１の基準に適合
するよう前記Ｘ−Ｙステージ露光光軸移動装置を
制御する焦点調整制御手段を設け、前記第１の基
準は、前記パターン検出装置の検出した線分検出
値の最大値と最小値との差を該最大値と該最小値
との和で除した値で表されるコントラストを最大
とするものであることを特徴とするステツパ。1. A reduction lens that reduces the pattern of the reticle; an X-Y stage that moves on the
-X to move in the direction of the exposure optical axis perpendicular to the Y plane-
a Y stage exposure optical axis moving device; a reticle exposure optical axis moving device that moves the reticle in the exposure optical axis direction; and a pattern that detects a reference pattern placed on the XY stage through the reduction lens. A reference pattern display mirror on which the reference pattern is drawn in a stepper comprising a detection device and a reduction ratio adjustment means for controlling the reticle exposure optical axis moving device so that the detected value of the reference pattern conforms to a second standard. is placed on the X-Y stage, and the X-Y stage is exposed so that the reference pattern detection value detected by the pattern detection device conforms to the first standard before being controlled by the reduction rate adjusting means. A focus adjustment control means for controlling an optical axis moving device is provided, and the first criterion is a difference between a maximum value and a minimum value of line segment detection values detected by the pattern detection device. A stepper characterized by maximizing contrast expressed as a value divided by the sum of .
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62206005A JPS6449227A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Stepper |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6449227A JPS6449227A (en) | 1989-02-23 |
| JPH0548931B2 true JPH0548931B2 (en) | 1993-07-22 |
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ID=16516329
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|---|---|---|---|
| JP62206005A Granted JPS6449227A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Stepper |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6449227A (en) |
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- 1987-08-19 JP JP62206005A patent/JPS6449227A/en active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58116735A (en) * | 1981-12-29 | 1983-07-12 | Canon Inc | Projection printing apparatus |
| JPS6021051A (en) * | 1983-07-14 | 1985-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Lens projection and exposure method and its device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6449227A (en) | 1989-02-23 |
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