JPH0567555A - Projection exposure method - Google Patents

Projection exposure method

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JPH0567555A
JPH0567555A JP3226889A JP22688991A JPH0567555A JP H0567555 A JPH0567555 A JP H0567555A JP 3226889 A JP3226889 A JP 3226889A JP 22688991 A JP22688991 A JP 22688991A JP H0567555 A JPH0567555 A JP H0567555A
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JP
Japan
Prior art keywords
mask
marks
semiconductor wafer
drawing pattern
detected
Prior art date
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Pending
Application number
JP3226889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kato
毅 加藤
Masayuki Hiranuma
雅幸 平沼
Yasuo Kiguchi
保雄 木口
Shinji Kuniyoshi
伸治 国吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH0567555A publication Critical patent/JPH0567555A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • 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
    • GPHYSICS
    • 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
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To enhance the alignment accuracy of the title method by a method wherein a strain amount is detected from a separation distance between marks in a first drawing pattern and a second drawing pattern on a second mask is changed with reference to an optical axis so as to be approximated to the strain amount. CONSTITUTION:A strain amount epsilon in mask detection parts 25, 26 is detected in the following manner: a semiconductor wafer 7 is moved in the X-Y direction; positions of marks 11, 12 which have been formed on the semiconductor wafer 7 in a previous exposure operation are scanned by using the mask detection parts 25, 26 through a projection lens 6; and the positions of the marks 11, 12 are detected. The strain amount epsilon is computed by an operation part 24 from the detected positions of the marks 11, 12 and from reference positions of marks 11, 12, 13, 14; the movement amount in the Z-direction of mask-support- stand tilt control devices 4, 5 is computed; a mask support stand 2 is tilted on the basis of the movement amount; the angle of the normal line of a mask 1 to an optical axis is changed by 360 deg.. Thereby, it is possible to enhance the alignment accuracy of the title method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、投影露光方法に関し、
特に、マスクの描画パターンを被転写基板に転写する投
影露光方法に適用して特に有効な技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method,
In particular, the present invention relates to a technique which is particularly effective when applied to a projection exposure method for transferring a drawing pattern of a mask onto a transfer target substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウェーハの製造プロセスにおい
て、投影露光装置が使用されている。この種の技術に関
しては、例えば、特開昭63−164212号公報に記
載されている。
2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus is used in a semiconductor wafer manufacturing process. This type of technique is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-164212.

【0003】前記公報に記載されているように、投影露
光装置の重ね合わせマッチング精度を向上させるために
は、投影光学系の倍率誤差に対する補正を行なうことが
必要である。
As described in the above publication, in order to improve the overlay matching accuracy of the projection exposure apparatus, it is necessary to correct the magnification error of the projection optical system.

【0004】倍率誤差に対する補正は、例えば、方形状
の投影領域の4隅に重ね合わせマークを形成しておき、
この合わせマークを次回露光時に検出し、検出された合
わせマークの位置と、本来合わせマークがあるべき位置
(基準位置)とのずれを検出し、検出されたずれに合う
ように倍率を補正することにより行なわれている。
To correct the magnification error, for example, overlay marks are formed at four corners of a rectangular projection area,
Detecting this alignment mark at the next exposure, detecting the deviation between the detected alignment mark position and the position where the alignment mark originally should be (reference position), and correcting the magnification to match the detected displacement. It is done by.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は前記従来技術を検討した結果、以下のような問題点
を見出した。
However, as a result of examining the above-mentioned prior art, the present inventor found the following problems.

【0006】半導体ウェーハの製造工程においては、熱
処理時の応力等によって、半導体ウェーハが不均一に変
形し、そり、伸び、縮み等が発生する。この種の技術に
関しては、例えば、エス・ピー・アイ・イー、第126
4号、オプティカル/レーザ、マイクロリソグラフィ
(1990年)第54頁及び第55頁(SPIE Vo
l.1264 Optical/Laser Microlithography
(1990)PP54−55)に記載されている。
In the manufacturing process of a semiconductor wafer, the semiconductor wafer is deformed non-uniformly due to stress during heat treatment, and warpage, extension, shrinkage, etc. occur. Regarding this kind of technology, for example, SP I E, No. 126
No. 4, Optical / Laser, Microlithography (1990), pages 54 and 55 (SPIE Vo
l. 1264 Optical / Laser Microlithography
(1990) PP54-55).

【0007】前記文献に記載されるように、半導体ウェ
ーハが不均一に変形している場合、方形状に露光された
領域が、台形状等に歪んでしまう。この場合、前記従来
の補正方法では、投影領域の4隅のうちの2つの合わせ
マークにしか重ね合わせることができなくなり、重ね合
わせマッチング精度が低下するという問題があった。
As described in the above-mentioned document, when the semiconductor wafer is deformed non-uniformly, the area exposed in the rectangular shape is distorted into a trapezoidal shape or the like. In this case, the conventional correction method described above has a problem in that only two alignment marks at the four corners of the projection area can be overlaid, and overlay matching accuracy is degraded.

【0008】本発明の目的は、投影露光方法において、
重ね合わせ精度を向上することが可能な技術を提供する
ことにある。
An object of the present invention is, in a projection exposure method,
It is to provide a technique capable of improving overlay accuracy.

【0009】本発明の前記並びにその他の特徴と本明細
書の記載によって明らかになるであろう。
The above and other features of the invention and the description of the present invention will become apparent.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すればつぎ
の通りである。
The typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0011】(1)マスクの描画パターンを光学軸に沿
って被転写基板に転写する投影露光方法において、互い
に離隔した基準位置に複数個のマークが形成されている
第1マスクの第1描画パターンを、被転写基板表面に転
写する工程と、該被転写基板に転写された第1描画パタ
ーンのマーク間の離隔距離を検出し、該検出された離隔
距離と前記基準位置間距離とを比較し、第1描画パター
ンの歪量を検出する工程と、該検出された歪量に近似さ
せて、第2マスクの第2描画パターン又は被転写基板を
光学軸に対して変化させ、被転写基板に第2マスクの第
2描画パターンを形成する工程とを備える。
(1) In a projection exposure method of transferring a drawing pattern of a mask onto a substrate to be transferred along an optical axis, a first drawing pattern of a first mask in which a plurality of marks are formed at reference positions separated from each other. And the separation distance between the marks of the first drawing pattern transferred to the transfer substrate, and comparing the detected separation distance with the reference position distance. , A step of detecting the distortion amount of the first drawing pattern, and changing the second drawing pattern of the second mask or the transfer target substrate with respect to the optical axis by approximating the detected distortion amount to the transfer target substrate. And a step of forming a second drawing pattern of the second mask.

【0012】(2)前記第2マスクの第2描画パターン
又は被転写基板を、前記光学軸に対して微小角度変化さ
せる。
(2) The second drawing pattern of the second mask or the substrate to be transferred is slightly changed with respect to the optical axis.

【0013】[0013]

【作用】前述した手段(1)または(2)によれば、前
記第1パターンの描画パターンの歪み量に対応して第2
マスクの第2描画パターンまたは被転写基板を光学軸に
対して変化させたことにより、被転写基板の歪みによっ
て歪んだ第1描画パターンに、意図的に歪ませた第2描
画パターンを近似させて重ね合わることができるので、
重ね合わせ精度を向上することができる。
According to the above-mentioned means (1) or (2), the second pattern corresponding to the distortion amount of the drawing pattern of the first pattern is obtained.
By changing the second drawing pattern of the mask or the transfer substrate with respect to the optical axis, the intentionally distorted second drawing pattern is approximated to the first drawing pattern distorted by the distortion of the transfer substrate. Because they can be overlaid,
The overlay accuracy can be improved.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】なお、同一機能を有するものには同一の符
号を付け、繰り返しの説明は省略する。
The components having the same function are designated by the same reference numerals, and repeated description will be omitted.

【0016】本発明の実施例の投影露光装置の構成を、
図2(本発明の実施例の縮小投影露光装置の概略を示す
側面図)を用いて説明する。
The configuration of the projection exposure apparatus of the embodiment of the present invention is as follows.
This will be described with reference to FIG. 2 (side view showing the outline of the reduction projection exposure apparatus of the embodiment of the present invention).

【0017】図2に示すように、本実施例の投影露光装
置は、マスク1上に形成された描画パターンを、投影レ
ンズ6で縮小し、半導体ウエーハ7に転写する縮小投影
露光装置である。同図2中には、半導体ウエーハ7とマ
スク1との軸上物点の共役関係を表わす光線およびマー
ク検出光の光線を実線で示す。なお、前記縮小投影露光
装置の結像系は、投影レンズ6に対して、像側(半導体
ウェーハ7側)のみテレセントリックであり、光源側
(マスク1側)は、非テレセントリックになっている。
As shown in FIG. 2, the projection exposure apparatus of the present embodiment is a reduction projection exposure apparatus that reduces the drawing pattern formed on the mask 1 by the projection lens 6 and transfers it onto the semiconductor wafer 7. In FIG. 2, solid lines represent the light rays representing the conjugate relationship of the on-axis object points between the semiconductor wafer 7 and the mask 1 and the light rays of the mark detection light. The image forming system of the reduction projection exposure apparatus is telecentric only on the image side (semiconductor wafer 7 side) with respect to the projection lens 6, and is non-telecentric on the light source side (mask 1 side).

【0018】前記マスク1は、マスク支持台2上に載置
されている。このマスク支持台2は、マスク支持台傾斜
制御装置3,4(5)により、同図2の矢印方向に傾斜
させられるので、マスク1の法線と光学軸との角度が微
小角度変化する。前記マスク支持台傾斜制御装置3,4
(5)の制御は、演算部24により行なわれる。この演
算部24は、例えば、論理回路部とメモリ部から構成さ
れるCPU(entralrocessing nit:中央処理装
置)で構成されている。この演算部24のメモリ部に
は、露光領域(9)間の距離、露光領域(9)の面積、
位置合わせ用のマーク(11',12',13',14')の
基準位置、半導体ウェーハ7が載置されるステージの原
点等のデータが記憶されている。
The mask 1 is placed on a mask support base 2. The mask support base 2 is tilted in the arrow direction of FIG. 2 by the mask support base tilt control devices 3 and 4 (5), so that the angle between the normal line of the mask 1 and the optical axis changes by a small angle. Mask support table tilt control device 3, 4
The control of (5) is performed by the calculation unit 24. The operation unit 24 is, for example, a logic circuit section and the CPU and a memory unit: is composed of (C entral P rocessing U nit central processing unit). In the memory unit of the arithmetic unit 24, the distance between the exposure regions (9), the area of the exposure region (9),
Data such as reference positions of alignment marks (11 ', 12', 13 ', 14') and the origin of the stage on which the semiconductor wafer 7 is placed are stored.

【0019】前記半導体ウェーハ7は、Z駆動台21上
に載置されている。このZ駆動台21は、Z駆動台制御
部22により制御される。このZ駆動台21の動きは、
ステップ誤差検出器23により監視される。このステッ
プ誤差検出器23で監視された情報は、演算部24に出
力される。前記Z駆動台21は、X−Y駆動台19上に
配置されている。このX−Y駆動台19は、X−Y駆動
台制御部20により制御される。前記Z駆動台制御部2
2及びX−Y駆動台制御部20の夫々の制御は、前記演
算部24により行なわれる。これらのZ駆動台21、Z
駆動台制御部22、ステップ誤差検出器23、X−Y駆
動台19、X−Y駆動台制御部20の夫々から、半導体
ウェーハ7を載置するステージは構成されている。
The semiconductor wafer 7 is mounted on the Z drive table 21. The Z drive base 21 is controlled by the Z drive base control unit 22. The movement of this Z drive base 21 is
It is monitored by the step error detector 23. The information monitored by the step error detector 23 is output to the calculation unit 24. The Z drive table 21 is arranged on the XY drive table 19. The XY drive base 19 is controlled by the XY drive base controller 20. The Z drive base controller 2
Each of the 2 and the XY drive base control unit 20 is controlled by the arithmetic unit 24. These Z drive bases 21, Z
A stage on which the semiconductor wafer 7 is placed is configured by each of the drive base controller 22, the step error detector 23, the XY drive base 19, and the XY drive base controller 20.

【0020】このように構成される縮小投影露光装置に
おいては、ステップ駆動誤差検出器23またはマーク検
知部25,26で、半導体ウェーハ7の歪み量εを検出
する。前記マーク検知部25,26は、例えば、CC
D、フォトカプラ等でラインセンサ状に構成されてい
る。このマーク検知部25,26で検出された情報は、
前記演算部24に出力される。前記マーク検知部25,
26で歪み量εを検出する場合には、前記X−Y駆動台
19により半導体ウェーハ7をX−Y方向に移動させる
ことにより、前記半導体ウェーハ7に前回の露光時に形
成されているマーク11,12(13,14)の位置を、
前記投影レンズ6を通して前記マーク検知部25,26
で走査し、これらのマーク11,12(13,14)の位
置を検出することにより行なわれる。歪み量εは、前記
検出されたマーク11,12(13,14)の位置と、こ
れらのマーク11,12,13,14の基準位置から演算
部24で算出される。この歪み量εに基づき、前記演算
部24は前記マスク支持台傾斜制御装置3,4(5)の
Z方向移動量を算出する。前記演算部24は、この算出
されたZ方向移動量に基づいて前記マスク支持台傾斜制
御装置3,4(5)を制御し、マスク支持台2を傾け、
マスク1の法線と光学軸との角度を360度変化させ
る。 次に、前記マスク支持台傾斜制御装置3,4,5
の構成を、図3(マスク支持台部分の要部平面図)、図
4(マスク支持台傾斜制御装置部分の要部断面図)及び
図5(マスク支持台傾斜制御装置部分の他の例を示す要
部断面図)の夫々を用いて説明する。
In the reduction projection exposure apparatus configured as described above, the step drive error detector 23 or the mark detectors 25 and 26 detect the distortion amount ε of the semiconductor wafer 7. The mark detectors 25 and 26 are, for example, CCs.
D, a photocoupler and the like are formed in a line sensor shape. The information detected by the mark detectors 25 and 26 is
It is output to the arithmetic unit 24. The mark detection unit 25,
When the strain amount ε is detected at 26, the semiconductor wafer 7 is moved in the XY direction by the XY drive table 19 so that the marks 11 formed on the semiconductor wafer 7 during the previous exposure, Position 12 (13, 14)
Through the projection lens 6, the mark detection units 25, 26
Scanning is performed and the positions of these marks 11, 12 (13, 14) are detected. The distortion amount ε is calculated by the calculation unit 24 from the positions of the detected marks 11, 12 (13, 14) and the reference positions of these marks 11, 12, 13, 14. Based on this distortion amount ε, the calculation unit 24 calculates the Z direction movement amount of the mask support table tilt control device 3, 4 (5). The arithmetic unit 24 controls the mask support table tilt control devices 3 and 4 (5) based on the calculated Z-direction movement amount to tilt the mask support table 2,
The angle between the normal line of the mask 1 and the optical axis is changed by 360 degrees. Next, the mask support table tilt control device 3, 4, 5
The configuration of FIG. 3 (a plan view of the main part of the mask support table part), FIG. 4 (a cross-sectional view of the main part of the mask support table tilt control device part) and FIG. The description will be made with reference to each of the main part sectional views shown).

【0021】図3に示すように、前記マスク支持台傾斜
制御装置3,4,5の夫々は、マスク支持台2の隣接する
2隅に3,4が設けられると共に、これに共役な一辺の
中央に5が設けられている。従って、マスク支持台2
は、3点が支持されることになり、マスク支持台3のが
たを最小限にすることができる。これらのマスク支持台
傾斜制御装置3,4,5の夫々は、例えば、図4に示すよ
うに、主に、支持台25、ステッピングモータ26、く
さび状移動部材28の夫々から構成されている。前記ス
テッピングモータ26の回転軸27には、雄ねじが切っ
てあり、この雄ねじ部は、前記くさび状移動部材28の
雌ねじ部29と嵌合している。従って、前記回転軸27
の回転により、くさび状移動部材28は支持台25上を
移動し、この結果、マスク支持台2がZ方向に移動す
る。また、図5に示すように、支持台30上に圧電素子
31を介してマスク支持台2を設け、圧電素子26に印
加する電圧を変化させることにより、マスク支持台2を
Z方向に移動させることもできる。
As shown in FIG. 3, each of the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 is provided with 3 and 4 at two adjacent corners of the mask support table 2, and one side which is conjugate to this. 5 is provided in the center. Therefore, the mask support 2
Will be supported at three points, and the rattling of the mask support base 3 can be minimized. For example, as shown in FIG. 4, each of the mask support tilt control devices 3, 4, and 5 mainly includes a support 25, a stepping motor 26, and a wedge-shaped moving member 28, respectively. The rotating shaft 27 of the stepping motor 26 has an external thread, and the external thread is fitted with the internal thread 29 of the wedge-shaped moving member 28. Therefore, the rotating shaft 27
Rotation causes the wedge-shaped moving member 28 to move on the support base 25, and as a result, the mask support base 2 moves in the Z direction. Further, as shown in FIG. 5, the mask support base 2 is provided on the support base 30 via the piezoelectric element 31, and the voltage applied to the piezoelectric element 26 is changed to move the mask support base 2 in the Z direction. You can also

【0022】このように構成されるマスク支持台傾斜制
御装置3,4,5は、前記マスク支持台2を、夫々独立に
Z方向に動かすので、光学軸とマスク支持台2とがなす
角度、すなわちマスク1の法線と光学軸とがなす角度を
微小角度高精度に傾けることができる。また、マスク1
の法線の光学軸に対する傾きを、精度良く維持すること
ができる。また、投影レンズ6の位置が固定された状態
で、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5でマスク1を傾
けた場合、投影レンズ6とマスク1との間隔が一様では
なくなることを示している。ここで、投影レンズ6のマ
スク1側は非テレセントリックとなっているため、マス
ク1内の位置によってその転写倍率が異なることとな
り、結果的に、半導体ウェーハ7に転写される投影像を
意識的に歪ませることができる。
Since the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 thus constructed move the mask support table 2 independently in the Z direction, the angle formed by the optical axis and the mask support table 2, That is, the angle formed by the normal line of the mask 1 and the optical axis can be tilted by a minute angle with high precision. Also, mask 1
It is possible to accurately maintain the inclination of the normal line to the optical axis. Further, it is shown that when the mask 1 is tilted by the mask support tilt control devices 3, 4, 5 with the position of the projection lens 6 fixed, the distance between the projection lens 6 and the mask 1 is not uniform. ing. Here, since the mask 1 side of the projection lens 6 is non-telecentric, the transfer magnification varies depending on the position in the mask 1, and as a result, the projected image transferred onto the semiconductor wafer 7 is consciously changed. Can be distorted.

【0023】さらに、マスク支持台傾斜制御装置3,4,
5は、マスク1を傾けた状態で、マスク1を光学軸に対
して平行に移動させることもできる。この場合には、歪
の形状(投影像の歪み)を損なうことなく投影倍率だけ
をかえることができる。
Further, the mask support table tilt control device 3, 4,
In the state of tilting the mask 1, the mask 5 can be moved in parallel with the optical axis. In this case, only the projection magnification can be changed without impairing the distortion shape (projection image distortion).

【0024】次に、本実施例の投影露光方法を、図1
(フローチャート)、前記図2、図6(半導体ウェーハ
の平面図)、図7(前記図6の露光領域を拡大して示す
要部平面図)の夫々を用いて説明する。なお、図6及び
図7では、図を見易すくするため、実際の歪み量よりも
半導体ウェーハ7の歪みを大きくして示す。
Next, the projection exposure method of this embodiment will be described with reference to FIG.
(Flowchart), FIG. 2, FIG. 6 (plan view of the semiconductor wafer), and FIG. 7 (plan view of an essential part showing the exposure region of FIG. 6 in an enlarged manner). 6 and 7, the strain of the semiconductor wafer 7 is shown larger than the actual strain amount in order to make the diagrams easy to see.

【0025】まず、半導体ウェーハ7をZ駆動台21上
に載置する。この際、半導体ウェーハ7のオリエンテー
ションフラットとZ駆動台21の基準位置との位置合わ
せを行なう<201>。この後、半導体ウェーハ7の裏
面を吸着して、半導体ウェーハ7をZ駆動台21に固定
する。
First, the semiconductor wafer 7 is placed on the Z drive table 21. At this time, the orientation flat of the semiconductor wafer 7 and the reference position of the Z drive table 21 are aligned <201>. After that, the back surface of the semiconductor wafer 7 is adsorbed and the semiconductor wafer 7 is fixed to the Z drive table 21.

【0026】次に、半導体ウェーハ7のプリアライメン
ト(予備位置合わせ)を行なう<202>。この位置合
わせの際には、半導体ウェーハ7に形成されているマー
ク11,12,13,14の位置を検出し、この検出され
たマーク11,12,13,14の位置とZ駆動台21の
基準位置とを±1μm程度に合わせる。
Next, pre-alignment (preliminary alignment) of the semiconductor wafer 7 is performed <202>. At the time of this alignment, the positions of the marks 11, 12, 13, 14 formed on the semiconductor wafer 7 are detected, and the positions of the detected marks 11, 12, 13, 14 and the Z drive base 21 are detected. Align with the reference position to about ± 1 μm.

【0027】次に、マスク1と投影レンズ6との位置合
わせを行なう<203>。この位置合わせでは、マスク
1の中心と投影レンズ6の中心とを合わせる。
Next, the mask 1 and the projection lens 6 are aligned with each other <203>. In this alignment, the center of the mask 1 and the center of the projection lens 6 are aligned.

【0028】次に、投影レンズ6と半導体ウェーハ7と
の位置合わせを行なう<204>。この位置合わせで
は、投影レンズ6を基準として、この投影レンズ6に対
して半導体ウェーハ7を移動させることにより位置合わ
せを行なう。この際の精度は、±0.1μm程度であ
る。この工程においては、図6に示すように、半導体ウ
ェーハ7が、製造工程での種々のストレス(応力)によ
り、前回露光時の形状7'から変形している。この結
果、露光領域9も、前回露光時の形状9'から歪んでい
る。
Next, the projection lens 6 and the semiconductor wafer 7 are aligned with each other <204>. In this alignment, the semiconductor wafer 7 is moved with respect to the projection lens 6 using the projection lens 6 as a reference. The accuracy at this time is about ± 0.1 μm. In this step, as shown in FIG. 6, the semiconductor wafer 7 is deformed from the shape 7 ′ at the previous exposure due to various stresses in the manufacturing process. As a result, the exposure area 9 is also distorted from the shape 9'of the previous exposure.

【0029】ここで、図7に示すように、露光領域9の
4隅には、前回露光時に形成されたマーク11,12,1
3,14が配置されている。これらのマーク11,12,
13,14の位置は、マーク検知部25,26によって
検出され、この検出された位置情報は、演算部24に出
力される<205>。これらのマーク11,12,13,
14が前工程での形成された位置(11',12',13',
14')を基準位置とし、この基準位置の座標を、夫
々、(X1',Y1')、(X2',Y2')、(X3',Y3')、
(X4',Y4')とする。前記半導体ウェーハ7が7'から
変形したことに伴ってマーク11,12,13,14の位
置は、夫々、11',12',13',14'から変化してい
る。この結果、マーク11,12,13,14の夫々の座
標は、(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)、(X4,
4)に変化している。このとき、マーク11−12
間、13−14間、13−11間、14−12間の夫々
の歪みを、ε1=(X1−X1'−X2+X2')/(X1−X
2)、ε2=(X3−X3'+X4+X4')/(X3−X4)、
ε3=(Y1−Y1'−Y3+Y3')/(Y1−Y3)、ε4
(Y2−Y2'−Y4+Y4')/(Y2−Y4)で算出する<
206>。この歪みεの算出は、前記演算部24で行な
われる。
Here, as shown in FIG. 7, at the four corners of the exposure area 9, the marks 11, 12, 1 formed during the previous exposure are formed.
3, 14 are arranged. These marks 11, 12,
The positions of 13 and 14 are detected by the mark detection units 25 and 26, and the detected position information is output to the calculation unit 24 <205>. These marks 11, 12, 13,
14 is the position (11 ', 12', 13 ', formed in the previous process)
14 ') as a reference position, and the coordinates of the reference position are (X 1 ', Y 1 '), (X 2 ', Y 2 '), (X 3 ', Y 3 '),
(X 4 ', Y 4 '). The positions of the marks 11, 12, 13, 14 are changed from 11 ', 12', 13 ', 14', respectively, as the semiconductor wafer 7 is deformed from 7 '. As a result, the coordinates of the marks 11, 12, 13, 14 are (X 1 , Y 1 ), (X 2 , Y 2 ), (X 3 , Y 3 ), (X 4 ,
It has changed to Y 4 ). At this time, mark 11-12
, 13-14, 13-11, and 14-12, the respective strains are ε 1 = (X 1 −X 1 ′ −X 2 + X 2 ′) / (X 1 −X
2 ), ε 2 = (X 3 −X 3 ′ + X 4 + X 4 ′) / (X 3 −X 4 ),
ε 3 = (Y 1 −Y 1 ′ −Y 3 + Y 3 ′) / (Y 1 −Y 3 ), ε 4 =
(Y 2 -Y 2 '-Y 4 + Y 4') is calculated by / (Y 2 -Y 4) <
206>. The calculation of the strain ε is performed by the arithmetic unit 24.

【0030】算出された歪みを補正するには、11−1
2側、13−14側、13−11側、14−12側にお
けるマスク1のZ位置を個別に変えて、夫々に対応する
部分の倍率を個別に操作、補正を加えば良い。ただし、
マスク1が剛体で変形しない場合、これら4箇所の位置
で同時にかつ独立にZ位置を変えることは不可能であ
る。従って、以下のように補正が最大限有効となるよう
に、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5のZ方向移動量
を算出する。例えば、マスク支持台傾斜制御装置3,4,
5のZ方向移動量に対する倍率補正係数をη(ppm/
μm)とすると、11−12側、13−14側、13−
11側、14−12側の歪み量(ε1234)に
対応するマスクのZ方向移動量はそれぞれηε1,ηε2,
ηε3,ηε4で与えられる。この値とマーク11,12,
13,14の座標を基に、補正後のマスク1の面を最小
二乗法より面を表す方程式αX+βY+Z=γにフィッ
ティングし、パラメ−タα、β、γを求める。このパラ
メータの算出は、前記演算部24で行なわれる。
To correct the calculated distortion, 11-1
The Z position of the mask 1 on the second side, the 13-14 side, the 13-11 side, and the 14-12 side may be individually changed, and the magnifications of the corresponding portions may be individually operated and corrected. However,
If the mask 1 is rigid and does not deform, it is impossible to change the Z position simultaneously and independently at these four positions. Therefore, the amount of movement of the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 in the Z direction is calculated so that the correction is maximized as follows. For example, the mask support table tilt control device 3, 4,
5 of the magnification correction coefficient for the amount of movement in the Z direction is η (ppm /
μm), 11-12 side, 13-14 side, 13-
The Z-direction movement amounts of the mask corresponding to the strain amounts (ε 1 , ε 2 , ε 3 , ε 4 ) on the 11 side and 14-12 side are η ε 1 , η ε 2 ,
It is given by ηε 3 and ηε 4 . This value and mark 11,12,
Based on the coordinates of 13 and 14, the corrected surface of the mask 1 is fitted to the equation αX + βY + Z = γ representing the surface by the method of least squares, and the parameters α, β and γ are obtained. The calculation of this parameter is performed by the arithmetic unit 24.

【0031】次に、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5
のマスク1を中心とする座標(X3,X3)、(X4,Y
4)、(X5,Y5)を前記面を表わす方程式に代入
し、対応するZ3、Z4、Z5を求める。たとえば、Z
4=γ−αX4+βY4である。このZ3、Z4、Z5
をマスクのZ方向移動量とし補正量の算出は完了する<
207>。この補正量の算出は、前記演算部24で行な
われる。もちろん再測定により、誤差補正後の歪量を計
測検査するクロ−ズル−プにすることも容易である。
Next, the mask support table tilt control device 3, 4, 5
Coordinates (X3, X3), (X4, Y) centered on the mask 1 of
4) and (X5, Y5) are substituted into the equation representing the surface to find the corresponding Z3, Z4 and Z5. For example, Z
4 = γ−αX4 + βY4. This Z3, Z4, Z5
Is the movement amount of the mask in the Z direction, and the calculation of the correction amount is completed.
207>. The calculation of the correction amount is performed by the arithmetic unit 24. Of course, by re-measurement, it is easy to make a closed loop for measuring and inspecting the amount of distortion after error correction.

【0032】また、露光前に、半導体ウェーハ7の10
ケ所程度の露光領域9の位置合わせ<202>を行なっ
た後、統計処理により、露光領域9のレイアウト状況を
把握し、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5のZ方向移
動量Z3,Z4,Z5を算出しても良い。前記統計処理、
Z方向移動量の算出は、前記演算部24で行なわれる。
Before exposure, the semiconductor wafer 7 is exposed to 10
After performing the alignment <202> of the exposure areas 9 at about a few places, the layout condition of the exposure areas 9 is grasped by the statistical processing, and the Z-direction movement amounts Z3, Z4 of the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 are obtained. , Z5 may be calculated. The statistical processing,
The calculation of the Z-direction movement amount is performed by the arithmetic unit 24.

【0033】また、露光工程終了後に半導体ウェーハ7
上のフォトレジスト膜を現像し、この現像されたフォト
レジスト膜のマーク11,12,13,14と、前工程で
形成されたマーク11',12',13',14'(酸化膜、
導電膜等で構成される)との合わせずれを検出すること
により、歪みを検出することもできる。この場合には、
前記投影レンズ6を通してマーク11,12,13,14
の位置を検出する必要がないので、光学系と検出系で使
用する光源の種類を使い分けることができる。例えば一
方をレーザとし、他方をX線にすることもできる。
After the exposure process, the semiconductor wafer 7
The upper photoresist film is developed, and the developed marks 11, 12, 13, 14 of the photoresist film and the marks 11 ', 12', 13 ', 14' formed in the previous step (oxide film,
Distortion can also be detected by detecting a misalignment with a conductive film or the like). In this case,
Marks 11, 12, 13, 14 through the projection lens 6
Since it is not necessary to detect the position of, the types of light sources used in the optical system and the detection system can be used properly. For example, one can be a laser and the other can be an X-ray.

【0034】次に、投影レンズ6と半導体ウェーハ7表
面との焦点を合わせる。この際、前記半導体ウェーハ7
をZ駆動台21、X−Y駆動台19の夫々を用いて傾
け、焦点を合わせる。また、同時に、前記算出されたZ
方向移動量Z3,Z4,Z5に基づき前記マスク支持台傾
斜装置3,4,5を制御し、マスク支持台2を傾け、マ
スク1の法線と光学軸との角度を変化させ、投影像を意
識的に歪ませる<208>。これらの処理は、前記演算
部24からの制御により行なわれる。
Next, the projection lens 6 and the surface of the semiconductor wafer 7 are focused. At this time, the semiconductor wafer 7
Is tilted by using each of the Z drive base 21 and the XY drive base 19 to focus. At the same time, the calculated Z
The mask supporting table tilting devices 3, 4, 5 are controlled based on the directional movement amounts Z3, Z4, Z5, the mask supporting table 2 is tilted, the angle between the normal line of the mask 1 and the optical axis is changed, and the projected image is displayed. Consciously distort <208>. These processes are performed under the control of the arithmetic unit 24.

【0035】次に、マスク1の描画パターンを、半導体
ウェーハ7に露光する<209>。
Next, the drawing pattern of the mask 1 is exposed on the semiconductor wafer 7 <209>.

【0036】以上の工程により、マスク1の描画パター
ンを半導体ウェーハ7の一つの露光領域9に転写するこ
とができる。この後、半導体ウェーハ7の露光領域9の
位置を移動し、繰り返し露光する。この際には、前記<
204>から<209>までの処理を繰り返し行なう。
Through the above steps, the drawing pattern of the mask 1 can be transferred to one exposure area 9 of the semiconductor wafer 7. After that, the position of the exposure region 9 of the semiconductor wafer 7 is moved and the exposure is repeated. In this case,
The processing from 204> to <209> is repeated.

【0037】以上、説明したように、本実施例の露光方
法によれば、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5のZ方
向移動量Z3,Z4,Z5を個別に制御することによっ
て、マスク1の法線と光学軸との角度を360度自由に
変えることができる。これにより、露光領域9の歪みに
近似させてマスク1の描画パターンを露光することがで
きるので、露光精度を向上することができる。
As described above, according to the exposure method of the present embodiment, the mask supporting table tilt control devices 3, 4, 5 are controlled individually by controlling the Z-direction movement amounts Z3, Z4, Z5. The angle between the normal line of 1 and the optical axis can be freely changed by 360 degrees. As a result, the drawing pattern of the mask 1 can be exposed by approximating the distortion of the exposure area 9, so that the exposure accuracy can be improved.

【0038】また、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5
のZ方向移動量Z3,Z4,Z5を個別に制御することに
よって、レンズフィールド内で連続的に倍率を変化させ
ることができる。
Further, the mask support table tilt control device 3, 4, 5
It is possible to continuously change the magnification within the lens field by individually controlling the Z-direction movement amounts Z3, Z4, and Z5.

【0039】また、露光領域9の4隅に配置されるマー
ク11,12,13,14から、半導体ウエ−ハ7の露光
領域9の4辺の歪εを夫々計測し、この歪量εとすでに
与えられているマーク11',12',13',14'の基準
位置の座標、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5の座
標、倍率補正係数ηから、演算部24により、半導体ウ
エ−ハ7の露光領域9の歪に近似した形に投影像を歪ま
せるべくマスク支持台傾斜制御装置3,4,5のZ方向移
動量Z3,Z4,Z5を算出することができる。
The strains ε on the four sides of the exposure region 9 of the semiconductor wafer 7 are measured from the marks 11, 12, 13, 14 arranged at the four corners of the exposure region 9, respectively, and the strain amounts ε and From the coordinates of the reference positions of the marks 11 ′, 12 ′, 13 ′, 14 ′ already given, the coordinates of the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 and the magnification correction coefficient η, the semiconductor wafer is calculated by the calculation unit 24. It is possible to calculate the Z-direction movement amounts Z3, Z4, Z5 of the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 in order to distort the projected image in a shape similar to the distortion of the exposure area 9 of the c.

【0040】また、重ね合わせて露光される描画パター
ン間の重ね合わせ精度が向上するので、前記露光方法に
よって製造される半導体装置の信頼性及び歩留りを向上
することができる。
Further, since the overlay accuracy between the drawing patterns that are overlaid and exposed is improved, the reliability and the yield of the semiconductor device manufactured by the exposure method can be improved.

【0041】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0042】例えば、マーク11,12,13,14を4
隅に配置した場合を例に説明したが、4辺であっても良
いし、4隅と4辺両方を併用した場合でも良い。また、
複数のマークを同時に複数の検知部25,26によって
検出する方法を示したが、単一の検知部により、露光領
域9の全面を一括して走査することもできる。
For example, the marks 11, 12, 13, 14 are set to 4
The case of arranging in the corner has been described as an example, but it may be four sides or both four corners and four sides may be used together. Also,
Although the method of simultaneously detecting a plurality of marks by the plurality of detection units 25 and 26 has been described, the entire surface of the exposure region 9 can be collectively scanned by a single detection unit.

【0043】また、投影像を意識的に歪ませるための像
歪調整手段の作動方法は種種存在する。例えば、投影レ
ンズ6、マスク1間の距離と投影倍率との関係を予め調
べておき、要求される歪形状を、投影レンズ6に対しマ
スク支持台傾斜制御装置3,4,5の夫々に共約な位置で
の投影像の倍率に換算する。次に、換算された倍率と、
投影レンズ6、マスク1間の距離と投影倍率との関係と
比較し、マスク支持台傾斜制御装置3,4,5の夫々の移
動量を調整するようなシーケンスを組むこともできる。
There are various kinds of operating methods of the image distortion adjusting means for intentionally distorting the projected image. For example, the relationship between the distance between the projection lens 6 and the mask 1 and the projection magnification is checked in advance, and the required distortion shape is calculated for the projection lens 6 by the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 respectively. Convert to the magnification of the projected image at approximately the position. Next, the converted magnification,
By comparing the relationship between the distance between the projection lens 6 and the mask 1 and the projection magnification, it is possible to form a sequence in which the movement amounts of the mask support table tilt control devices 3, 4, 5 are adjusted.

【0044】また、前記マスク7の3点を支持すると共
に、この3点のZ方向移動量を変化させる例を示した
が、本発明は、マスク1の4隅でTTLアライメントを
行ない、半導体ウェーハ7の歪みに対応してマスク1を
傾けることもできる。
Although an example in which the three points of the mask 7 are supported and the amount of movement of the three points in the Z direction is changed has been shown, the present invention performs TTL alignment at the four corners of the mask 1 to obtain a semiconductor wafer. The mask 1 can be tilted corresponding to the distortion of 7.

【0045】また、露光領域9の周囲の既に露光された
複数の露光領域のアライメント結果から、露光領域9の
歪み量を算出し、マスク1のZ方向移動量を算出するこ
ともできる。
It is also possible to calculate the amount of distortion of the exposure region 9 and the amount of movement of the mask 1 in the Z direction from the alignment result of a plurality of already exposed exposure regions around the exposure region 9.

【0046】[0046]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.

【0047】投影露光方法において、重ね合わせ精度を
向上することができる。
In the projection exposure method, overlay accuracy can be improved.

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

【図1】本実施例の投影露光方法のフローチャート。FIG. 1 is a flowchart of a projection exposure method of this embodiment.

【図2】本発明の実施例の縮小投影露光装置の概略を示
す側面図。
FIG. 2 is a side view showing the outline of the reduction projection exposure apparatus of the embodiment of the present invention.

【図3】前記縮小投影露光装置のマスク支持台部分の要
部平面図。
FIG. 3 is a plan view of a principal part of a mask support base portion of the reduction projection exposure apparatus.

【図4】マスク支持台傾斜制御装置部分の要部断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a mask support table tilt control device portion.

【図5】マスク支持台傾斜制御装置部分の他の例を示す
要部断面図。
FIG. 5 is a sectional view of an essential part showing another example of the mask support table tilt control device portion.

【図6】半導体ウエ−ハの平面図。FIG. 6 is a plan view of a semiconductor wafer.

【図7】前記図6の露光領域を示す要部平面図。FIG. 7 is a plan view of an essential part showing the exposure area of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マスク、2…マスク支持台、3,4,5…マスク支持
台傾斜制御装置、6…投影レンズ、7…半導体ウェ−
ハ、9…露光領域、11,12,13,14…マーク、1
9…X−Y駆動台、20…X−Y駆動台制御部、21…
Z駆動台、22…Z駆動台制御部、23…ステップ駆動
誤差検出器、24…演算部、25,26…マーク検知
部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mask, 2 ... Mask support stand, 3,4,5, Mask support stand inclination control device, 6 ... Projection lens, 7 ... Semiconductor wafer
C, 9 ... Exposure area, 11, 12, 13, 14 ... Mark, 1
9 ... XY drive stand, 20 ... XY drive stand controller, 21 ...
Z drive base, 22 ... Z drive base control unit, 23 ... Step drive error detector, 24 ... Calculation unit, 25, 26 ... Mark detection unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国吉 伸治 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shinji Kuniyoshi 5-20-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Musashi factory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクの描画パターンを光学軸に沿って
被転写基板に転写する投影露光方法において、互いに離
隔した基準位置に複数個のマークが形成されている第1
マスクの第1描画パターンを、被転写基板表面に転写す
る工程と、該被転写基板に転写された第1描画パターン
のマーク間の離隔距離を検出し、該検出された離隔距離
と前記基準位置間距離とを比較し、第1描画パターンの
歪量を検出する工程と、該検出された歪量に近似させ
て、第2マスクの第2描画パターン又は被転写基板を光
学軸に対して変化させ、被転写基板に第2マスクの第2
描画パターンを形成する工程とを備えたことを特徴とす
る投影露光方法。
1. A projection exposure method for transferring a drawing pattern of a mask onto a transfer target substrate along an optical axis, wherein a plurality of marks are formed at reference positions separated from each other.
The step of transferring the first drawing pattern of the mask to the surface of the transfer substrate, the distance between the marks of the first drawing pattern transferred to the transfer substrate is detected, and the detected distance and the reference position And a distance between the first drawing pattern and the second drawing pattern of the second mask or the transferred substrate is changed with respect to the optical axis by approximating the detected distortion amount. And the second mask of the second mask is formed on the transferred substrate.
And a step of forming a drawing pattern.
【請求項2】 前記第2マスクの第2描画パターン又は
被転写基板を、前記光学軸に対して微小角度変化させる
ことを特徴とする前記請求項1に記載の投影露光方法。
2. The projection exposure method according to claim 1, wherein the second drawing pattern of the second mask or the transferred substrate is changed by a minute angle with respect to the optical axis.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345310A (en) * 1993-06-15 1994-09-06 Lsi Logic Corporation Identifying and compensating for slip-plane dislocations in photolithographic mask alignment

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